Технические средства ИТ. Типы современных компьютеров

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

 

ЭВМ классической (фоннеймановской) архитектуры состоит из пяти основных функциональных блоков:

– запоминающего устройства (ЗУ);

– устройства управления;

– устройств управления и арифметически-логического устрой­ства, рассматриваемых вместе и называемых центральным процес­сором;

– устройства ввода;

– устройства вывода.

В фоннеймановской архитектуре для обработки огромного объ­ема информации (миллиарды байт) используется один процессор. Связь с данными осуществляется через канал обмена. Ограничения пропускной способности канала и возможностей обработки в цен­тральном процессоре приводят к тупиковой ситуации при нечисло­вой обработке в случае увеличения объемов информации. Для вы­хода из тупика было предложено два основных изменения в архи­тектуре ЭВМ:

– использование параллельных процессоров и организация па­раллельной обработки;

– распределенная логика, приближающая процессор к данным и устраняющая их постоянную передачу.

Другой недостаток фоннеймановской архитектуры связан с ор­ганизацией процесса обращения к ЗУ, осуществляемого путем ука­зания адреса для выборки требуемого объекта из памяти. Это при­емлемо для числовой обработки, но при нечисловой обработке об­ращение должно осуществляться по содержанию (ассоциативная адресация). Поскольку для нечисловой обработки в основном ис­пользуется та же архитектура, необходимо было найти способ орга­низации ассоциативного доступа. Он осуществляется путем созда­ния специальных таблиц (справочников) для перевода ассоциатив­ного запроса в соответствующий адрес. При такой организации об­ращения к ЗУ, называемом эмуляцией ассоциативной адресации, в случае работы с большими объемами информации резко падает производительность ЭВМ. Это связано с тем, что нечисловая обра­ботка это не только просмотр, но и обновление данных.

Для преодоления ограничений организации памяти были пред­ложены ассоциативные запоминающие устройства.

Таким образом, ЭВМ для нечисловой обработки должна удов­летворять следующим требованиям: ассоциативность, параллелизм, обработка в памяти. Кроме этого на более высоком уровне к архи­тектуре предъявляются следующие требования:

– перестраиваемость параллельных процессоров и запоминаю­щих устройств;

– сложные топологии соединений между процессорами;

– мультипроцессорная организация, направленная на распреде­ление функций.

Перечисленные выше ограничения и требования были реализо­ваны в машинах баз данных (МВД).

Подытоживая выше сказанное, приведем классификацию архи­тектур ЭВМ:

– архитектура с одиночным потоком команд и одиночным по­током данных

– архитектура с одиночным потоком команд и множественным потоком данных

– архитектура с множественным потоком команд и одиночным потоком данных

– архитектура с множественным потоком команд и множест­венным потоком данных

формации, записанной только на оптических (лазерных) ком­пакт-дисках.

CD-ROM предназначен для хранения информации. Он пред­ставляет собой пластмассовый диск диаметром 12 см, одна из по­верхностей которого покрыта металлической фольгой. Лазерным лучом на фольгу наносят углубления, с помощью которых фикси­руется представляемая информация. Наиболее важными характе­ристиками таких устройств являются: емкость и скорость.

Емкость одного компакт-диска достигает 620 Мбайт информа­ции (около 250 000 страниц текста). Вторая характеристика опреде­ляется скоростью доступа устройства чтения к информации на компакт-диске (скорость чтения особенно важна при воспроизве­дении аудио- и видеоинформации). Что означает название «вось-мискоростной CD-ROM»? Это и есть характеристика быстродейст­вия устройства чтения. Она означает, что скорость устройства чте­ния в 8 раз больше чем у односкоростного устройства. Сейчас уже имеются 24-скоростные CD-ROM.

Для записи информации на компакт-диск используются специ­альные устройства — CD-R (Compact Disk — Recordable). Инфор­мацию, содержащуюся на CD-ROM, нельзя перезаписать. Для многократной записи информации используются магнитно-опти­ческие компакт-диски (CD МО), но они существенно дороже обычных.

Накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД) служит для чтения и записи информации на гибкие магнитные диски. Прежде всего, он предназначен для оперативного переноса небольших объ­емов информации с одного компьютера на другой или для их дол­говременного хранения.

Гибкие магнитные диски различаются геометрическими разме­рами, конструктивным исполнением и емкостью. Бывают диски двух диаметров: 5,25 и 3,5 дюйма (1 дюйм = 2,54 см).

Диски первого вида в настоящее время используются все реже из-за своих конструктивных недостатков (они больше по размерам, меньше по емкости, более медленны, более подвержены механиче­ским воздействиям, менее надежны в эксплуатации).

Стандартная емкость дисков второго вида (3,5 дюйма) составля­ет 1,44 Мбайт (это приблизительно 550 — 600 страниц текста). Дис­ки такой емкости имеют обозначение 2HD (High Density — высо­кая плотность). Перед первым использованием гибкий магнитный диск должен быть специально подготовлен — отформатирован.

Достоинства НГМД: простота, дешевизна, возможность много­кратной перезаписи информации, отсутствие необходимости в до­полнительных аппаратных средствах (все ПК обеспечиваются хотя бы одним НГМД). Недостатки: малая емкость, низкое быстродей­ствие.

Манипулятор мышь — это устройство, позволяющее переме­щать курсор в нужную точку экрана, выбирать объекты и выпол­нять другие действия непосредственно на экране монитора (нажи­мать экранные клавиши, выбирать позицию меню, рисовать и т.д.).

Мыши бывают разных конструкций: с двумя или тремя клави­шами. Чаще всего используется левая клавиша (при ее нажатии инициализируется действие, соответствующие объекту, на который указывает курсор мыши). Правая клавиша используется реже (в не­которых программах, например в Windows, при ее нажатии вызы­вается, так называемое, конкретное меню).

В настоящее время появились устройства аналогичного назна­чения, использующие другие принципы работы. Например, есть сенсорные планшеты, в которых перемещение курсора на экране достигается перемещением пальца по поверхности планшета. Для рисования используются специальные планшеты с электронным карандашом, рисовать которым значительно удобнее.

Клавиатура предназначена для ввода информации и команд в компьютер при работе человека с программой или с операционной системой.

Чаще всего используются 101-кла-вишные клавиатуры.

Буквенные клавиши позволяют вводить буквы латинского и русского (или другого национального) алфавита. Поддержка на­циональных алфавитов обычно осуществляется с помощью специ­альных программ — драйверов клавиатуры. Переключение клавиа­туры с одного языка на другой чаше всего выполняется одновре­менным нажатием некоторых специальных клавиш. Монитор (дисплей) предназначен для отображения текстовой и графической информации на экране при оперативном взаимодей­ствии человека с компьютером. Качество изображения, которое можно получить на экране, определяется как свойствами самого монитора, так и характеристиками адаптера (видеокарты), с помо­щью которого монитор подключается к системной магистрали ПК.

Существует ряд стандартов, определяющих характеристики мо­ниторов и адаптеров: CGA, EGA, VGA, SVGA. Эти же обозначения используются для определения типа монитора и карты. Стандарты CGA и EGA устарели. Чаще всего в настоящее время используется стандарт SVGA.

Монитор может оказывать вредное воздействие на организм че­ловека (особенно при длительной работе на компьютере), поэтому при его приобретении необходимо обращать внимание на степень биологической защиты, обеспечиваемой выбранным монитором.

Основные характеристики мониторов SVGA:

– цветность (цветные и монохромные);

– размер экрана по диагонали (от 14 до 21 дюйма);

– шаг точек на экране (от 0,25 до 0,28 мм, чем меньше шаг то­чек, тем качественнее изображение (меньше его зернистость));

– максимальная разрешающая способность (от 640 х 480 до 1600 х 1280 точек. Первое число определяет количество точек по горизонтали, второе — по вертикали, чем выше разрешение, тем лучше качество изображения на экране, возможность получения высокого разрешения зависит от объема оперативной памяти ви­деокарты);

– частота вертикальной развертки (рекомендуется не менее 72 Гц)

– биологическая защита (необходимо чтобы монитор соответ­ствовал стандарту MPR — II, определяющему максимально доступ­ные уровни вредных излучений, еще лучше, если монитор удовле­творяет стандарту ТСО).

Печатающие устройства (принтеры) предназначены для получе­ния так называемых твердых копий документов, текстов, рисунков на бумаге или на специальных пленках (для использования, напри­мер, в диапроекторах).

Общая классификация принтеров, говорит о наличии трех ви­дов печатающих устройств, отличающихся скоростью работы и ка­чеством получаемых документов. В этой классификации отсутству­ют литерные принтеры, но они в настоящее время с персональны­ми компьютерами используются очень редко.

С точ­ки зрения пользователя, важнейшими характеристиками принтера являются скорость работы, качество печати, стоимость.

Матричные принтеры в основном предназначены для распечат­ки текстовых документов, хотя на них можно выводить и рисунки, но качество рисунков оставляет желать лучшего.

Качество печати определяется конструкцией печатающей го­ловки: чем больше иголок в матрице печатающей головки, тем луч­ше качество печати (количество иголок — от 9 до 24, и даже 48). Качественную печать можно обеспечить и на принтерах с неболь­шим числом иголок в матрице за счет нескольких проходов при пе­чати одного и того же текста, но это приведет к значительному снижению скорости. Поэтому, чем больше иголок, тем и скорость работы выше. Вообще же скорость работы матричных принтеров невелика — от 10 до 60 с на страницу.

Основным достоинством таких принтеров является их относи­тельная дешевизна и небольшие затраты на расходные материалы (необходимо только изредка менять красящую ленту).

С точки зрения рынка аппаратных средств информационных технологий их можно разделить на три группы: компьютеры, сете­вые средства, средства оргтехники. Ниже приведены самые распро­страненные аппаратные средства.

1. Настольные компьютеры:

– отечественной сборки: Формоза FP, R.&K. Wiener, техни­ка-Сервис TS и др.;

– зарубежного производства: Hewlett-Packard Vectra, Compaq Presario, Acer Verition FP и др.;

2. Ноутбуки (переносные компьютеры): Fujitsu-Siemens C-, RoverBook Navigator, Apple iBook и др.;

3. Карманные компьютеры: (Compaq, Rison, Palm и др.);

4. Процессоры: AMD Athlon, Intel Celeron, Intel Pentium III, Intel Pentium IV,

5. Графические станции: (Desten (однопроцессорные), MultiCo (однопроцессорные и двухпроцессорные));

6. Мониторы жидко-кристалические

7. Принтеры: струйные, лазерные и светодиодные

8. Сканеры:

9. Системные платы:

10. Видеоадаптеры:

11. Звуковые платы:

12. Модемы:

13. Дисководы DVD-ROM:

14. Дисководы на съемных носителях: Iomega Zip CD-RW Теас, CD-RW Ricoh,

15. Внешние переносные дисководы: Iomega Zip, CD-RW HP,

16. Цифровые камеры: Nikon, Olympus Camedia, Canon и др.;

17. Мыши: Genius (KYE System), Microsoft,

18. Лучшие портативные МРЗ-плееры:

19. Платы для видеомонтажа

20. TV-тюнеры

В современной информатике типы компьютеров различаются в зависимости от их назначения, архитектуры, размеров и функциональных возможностей.

По назначению выделяют следующие виды компьютеров:

а) универсальные - предназначены для решения различных задач, типы которые не оговариваются. Эти ЭВМ характеризуются:

разнообразием форм обрабатываемых данных (числовых, символьных и т.д.) при большом диапазоне их изменения и высокой точности представления;

большой емкостью внутренней памяти;

развитой системой организации ввода-вывода информации, обеспечивающей подключение разнообразных устройств ввода-вывода.

б) проблемно-ориентированные - служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами, регистрацией, накоплением и обработкой небольших объемов данных, выполнением расчетов по несложным правилам. Они обладают ограниченным набором аппаратных и программных средств.

в) специализированные - применяются для решения очень узкого круга задач. Это позволяет специализировать их структуру, снизить стоимость и сложность при сохранении высокой производительности и надежности. К этому классу ЭВМ относятся компьютеры, управляющие работой устройств ввода-вывода и внешней памятью в современных компьютерах. Такие устройства называются адаптерами, или контроллерами.

По размерам и функциональным возможностям различают четыре вида компьютеров: суперЭВМ, большие, малые и микроЭВМ.

СуперЭВМ являются мощными многопроцессорными компьютерами с огромным быстродействием. Многопроцессорность позволяет распараллеливать решение задач и увеличивает объемы памяти, что значительно убыстряет процесс решения. Они часто используются для решения экспериментальных задач, например, для проведения шахматных турниров с человеком.

Большие ЭВМ (их называют мэйнфреймами от англ. mainframe) характеризуются многопользовательским режимом (до 1000 пользователей одновременно могут решать свои задачи). Основное направление – решение научно-технических задач, работа с большими объемами данных, управление компьютерными сетями и их ресурсами.

Малые ЭВМ используются как управляющие компьютеры для контроля над технологическими процессами. Применяются также для вычислений в многопользовательских системах, в системах автоматизации проектирования, в системах моделирования несложных объектов, в системах искусственного интеллекта.

По назначению микроЭВМ могут быть универсальными и специализированными. По числу пользователей, одновременно работающих за компьютером – много- и однопользовательские. Специализированные многопользовательские микроЭВМ (серверы - от англ. server) являются мощными компьютерами, используемыми в компьютерных сетях для обработки запросов всех компьютеров сети. Специализированные однопользовательские (рабочие станции – workstation, англ.) эксплуатируются в компьютерных сетях для выполнения прикладных задач. Универсальные многопользовательские микроЭВМ являются мощными компьютерами, оборудованными несколькими терминалами. Универсальные однопользовательские микроЭВМ общедоступны. К их числу относятся персональные компьютеры – ПК. Наиболее популярным представителем ПК в нашей стране является компьютер класса IBM PC (International Business Machines – Personal Computer).

По конструктивным особенностям ПК делятся на стационарные (настольные – тип DeskTop) и переносные. В свою очередь переносные ПК встречаются различных типов, например, ноутбуки, органайзеры, карманные и т.д.

11) Персональный компьютер: назначение, архитектура. Основные устройства ПК, назначения, функции, характеристики.

Персональный компьютер — это программно управляемая искусственная среда, предназначенная для восприятия, хранения, обработки и передачи информации, снабженная дружеским пользовательским интерфейсом. Он состоит из системного блока, клавиатуры, монитора, мыши и дополнительных периферийных устройств.
Основные устройства ПК:

1. Процессор - это главное устройство компьютера, предназначенное для выполнения всех операций по обработке данных и управлению работой всех устройств, водящих в состав компьютера.
Параметры процессора:
а) разрядность- показывает сколько бит данных может принять и обработать за один такт (бит/такт)

б) производительность- показывает сколько машинных команд он может выполнить в единицу времени (такт/сек.)

2. Память - предназначена для хранения данных и программ и их обработки.
Виды памяти:
а) внутренняя память- это быстродействующая электронная память, расположенная на системной плате компьютера.
Внутренняя память делится:

- ПЗУ –это энергозависимое, запоминающее устройство для хранения ин-ции, необходимой для первоначальной загрузки компьютера в момент включения питания.

- ОЗУ –это энергозависимое устройство для хранения данных и программ, решаемых в текущий момент.

б) внешняя память- реализуется в виде разнообразных устройств хранения ин-ции и оформляется в виде самостоятельных блоков, необходима для длительного хранения ин-ции (накопители на гибких и жестких магнитных дисках, оптические дисководы).

3. Устройство вывода - позволяет представить информацию в доступной человеческому восприятию форме (дисплей; матричные, лазерные, светодиодные принтеры; графопостроители).

4. Устройство ввода - используется для ввода в компьютерную систему новой ин-ции (клавиатура, мышь, сканер, прекбол)

Для связи основных устройств компьютера между собой используется специальная информационная магистраль- шина.
Части шины: шина адреса, шина данных, шина управления.

 

12) Единицы измерения информации. Устройства хранения информации.

Единицы измерения ин-ции.
1 Бит- это единица или ноль в двоичном коде.
1 Байт- это 8 бит

Наряду с байтами для измерения количества информации используются более крупные единицы:
1 Кбайт (один килобайт) = 1024 байта;
1 Мбайт (один мегабайт) = 1024 Кбайта;
1 Гбайт (один гигабайт) = 1024 Мбайта.

В последнее время в связи с увеличением объёмов обрабатываемой информации входят в употребление такие производные единицы, как:
1 Терабайт (Тб) = 1024 Гбайта = 2⁴⁰ байта,
1 Петабайт (Пб) = 1024 Тбайта = 2⁵⁰ байта.

 

Устройства хранения ин-ции:

Внутренние хранители информации:
а) оперативная память

б) кеш-память

в) CMOS-память
Внешние хранители информации:

а) Жесткий магнитный диск – постоянная память, предназначена для долговременного хранения всей имеющейся в компьютере информации. Операционная система, постоянно используемые программы загружаются с жесткого диска, на нем хранится большинство документов. Представляет собой несколько пластин, нанизанных на стержень.

б) Компактные твердотельные носители:

-Стримеры - это устройств записи на магнитную ленту

- Гибкие диски- это носитель небольшого объема информации, представляющий собой гибкий пластиковый диск в защитной оболочке. Используется для переноса данных с одного компьютера на другой и для распространения программного обеспечения.

-CD-ROM (оптический, лазерный диск, компакт-диск)- это поверность компакт-диска (тонкая алюминиевая пленка или фольга, защищенная пластиковым покрытием) содержит последовательность микроскопических площадок и углублений.

- Накопители DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD+RW и др. DVD - это лазерный диск, похожий на CD, только со значительно большой плотностью записи.

-Дисковод ZIP- накопитель подобен дискете по принципу действия, но емкостью около 100 Мб и вставляется в специальный дисковод.

- Флэш-память- это твердотельный, полупроводниковый накопитель ин-ции, не требующий применение дисководов и не содержащий подвижных деталей и элементов точной механики.

 

 

13) Виды и классификации программных средств:

Виды программных средств:
1. Прикладные программные средства

2. Служебные программные средства

Классификация прикладных программных средств:

- Текстовые редакторы: позволяют вводить, редактировать и форматировать текст. К основным средствам текстовых редакторов относят: средства обеспечения взаимодействия текста, графики, таблицы.

- Графические редакторы: предназначены для создания и (или) обработки графических изображений. Различают следующие категории: растровые редакторы, векторные редакторы, 3D-редакторы.

- Системы управления базами данных: это огромные массивы данных, организованных в табличные структуры. Основные функции: •создание пустой структуры базы данных; •предоставление средств ее заполнения или импорта данных из других баз; •обеспечение возможности доступа к данным; •предоставление средств поиска.

- Электронные таблицы: предоставляют комплексные средства для хранения различных данных и их обработки.

- Системы автоматизированного проектирования (CAD-системы): предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ.

- Настольные издательские системы: предназначены для автоматизации процесса верстки полиграфических изданий.

- Редакторы HTML (Web-страницы): объединяют свойства текстовых и графических редакторов; предназначены для создания и редактирования Web-документов.

- Браузеры: предназначены для просмотра электронных документов.

- Финансовые аналитические системы

- Системы видеомонтажа: для цифровой обработки видео материала.

Классификация служебных программных средств:

- Диспетчеры файлов: выполняют копирование, перемещение и переименование файлов, создание папок, удаление файлов, поиск файлов и навигация в файловой структуре.

- Средства сжатия данных(архиваторы): предназначены для создания архивов и создания резервных копий ценных данных.

- Средства диагностики: предназначены для автоматизации процессов диагностики программного и аппаратного обеспечения.

- Средства коммуникации: позволяют устанавливать соединение с удаленными компьютерами, работу с телеконференциями.

- Средства обеспечения компьютерной безопасности: защита данных от повреждений и от несанкционированного доступа.

 

 

14) Операционные системы: назначение, функции. Роль и и место ОС в программном обеспечении компьютера.

Операционные системы - это комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны — предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений.

Функции ОС:

-поддержка работы всех прикладных и системных программ

-предоставление пользователю возможности осуществлять общее управление компьютером

-организация файловой системы

-защита самой системы

-организация надёжных вычислений

-обеспечение пользовательского интерфейса

-сохранение информации об ошибках системы

Основная задача ОС - обеспечение взаимодействия программ с внешними устройствами и друг с другом, распределении оперативной памяти, выявление различных событий и реагирование на них.

 

 

15) Характеристика и особенности операционной системы Windows.

Microsoft Windows - это семейство проприетарных операционных систем корпорации Майкрософт, ориентированных на применение графического интерфейса при управлении. Изначально были всего лишь графическими надстройками для MS-DOS.

Операционные системы Windows работают на платформах x86, x86-64, IA-64, ARM. Существовали также версии для DEC Alpha, MIPS, PowerPC и SPARC.

Характеристика операционные системы Windows:

-является типичной графической операционной системой, работа с которой основана на взаимодействии активных (указатель мыши) и пассивных (экранные кнопки, значки, переключатели, флажки, строки меню) элементов управления.

-пользовательский интерфейс прост, понятен и унифицирован для приложений Windows

Особенности операционные системы Windows:

-позволяет одновременно использовать несколько приложений, каждое из которых распологается в своем окне

-«запоминает» состояние «приостановленной» программы

-позволяет выполнить многие действия над объектами способом перетаскивания

-обеспечивает единство принципов применения шрифтов в разных приложениях

-ориентирована на работу с объектами, характеризующихся совокупностью свойств

-поддерживает технологию Plug and Play

-поддерживает технологию OLE

 

 

16) Организация хранения информации. Структура файловой системы. Понятие диска, файла, папки. Типы файлов.

Файловая система - это «пространство», в котором размещаются файлы, а так же cпособ хранения и организации доступа к данным на информационном носителе или его разделе. Классическая файловая система имеет иерархическую структуру. Наличие файловой системы позволяет определить не только «как называется файл», но и «где он находится».

Классификация файловых систем по предназначению:

- Для носителей с произвольным доступом

- Для носителей с последовательным доступом

- Для оптических носителей

- Виртуальные файловые системы

- Сетевые файловые системы

- Для флэш-памяти

Задачи файловой системы:

- именование файлов;

-программный интерфейс работы с файлами для приложений;

-отображения логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных;

-организация устойчивости файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств;

-содержание параметров файла, необходимых для правильного его взаимодействия с другими объектами системы

Диск - это место для длительного хранения информации.

Папка - это специальное место на диске, в котором хранятся имена файлов, сведения о размере файлов, времени их последнего обновления и т. д.
Файл - это поименованная область памяти компьютера, где может храниться информация (тексты программ, документы, готовые к выполнению программы и т. д.). Имя файла состоит из двух частей: собственно имени файла и расширения от одного до трех символов, указывающего тип файла.

Типы файлов:

- «Обыкновенный файл» — файл, позволяющий операции чтения, записи, перемещения внутри файла

- Каталог - это файл, содержащий записи о входящих в него файлах. Каталоги могут содержать записи о других каталогах, образуя древовидную структуру.

- Жёсткая ссылка - в общем случае, одна и та же область информации может иметь несколько имён. Такие имена называют жёсткими ссылками (хардлинками). После создания хардлинка сказать где «настоящий» файл, а где хардлинк невозможно, так как имена равноправны.

- Символьная ссылка - это файл, содержащий в себе ссылку на другой файл или директорию. Может ссылаться на любой элемент файловой системы, в том числе, и расположенный на другом физическом носителе.

 

17) Основные операции с папками и файлами. Средства работы с папками и файлами: ярлык, системная папка «Корзина», буфер обмена.