Раздел 2. Общий состав и структура персональных ЭВМ и вычислительных систем, их программное обеспечение

Тема 2.1. Архитектура персонального компьютера, структура вычислительных систем. Программное обеспечение вычислительной техники.

Основные понятия и термины по теме: архитектура ПК, магистрально-модульный принцип ПК, основные устройства ПК, системный блок, устройство ввода-вывода, внутренняя память, внешняя память, клавиатура, программное обеспечение - системное, прикладное, инструментальное, пакеты прикладных программ, программы вспомогательного назначения, файл, категории файлов, атрибуты файла, каталог, подкаталог, ярлык,

План изучения темы:

1. Магистрально-модульный принцип построения компьютера.

2. Внутренняя архитектура компьютера; процессор, память.

3. Периферийные устройства: клавиатура, монитор, дисковод, мышь, принтер, сканер, модем, джойстик, мультимедийные компоненты.

4. Программный принцип управления компьютером.

5. Операционная система: назначение, состав, загрузка.

6. Виды программ для компьютеров.

7. Понятие файла, каталога (папки) и правила задания их имен.

8. Шаблоны имен файлов.

9. Путь к файлу.

10. Ввод команд.

11. Инсталляция программ.

12. Работа с каталогами и файлами

Краткое изложение теоретических вопросов:

Под архитектурой компьютера понимается его логическая организация, структура, ресурсы, то есть средства вычислительной системы, которые могут быть выделены процессу обработки данных на определенный интервал времени. В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип. Это однопроцессорный компьютер. К этому типу архитектуры относится и архитектура персонального компьютера с общей шиной. Все функциональные блоки здесь связаны между собой общей шиной, называемой также системной магистралью.

Физически магистраль представляет собой многопроводную линию с гнездами для подключения электронных схем. Совокупность проводов магистрали разделяется на отдельные группы: шину адреса, шину данных и шину управления. Периферийные устройства (принтер и др.) подключаются к аппаратуре компьютера через специальные контроллеры — устройства управления периферийными устройствами.

В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом.

1. Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти.

3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.

Компьютеры, построенные на этих принципах, относятся к типу фон-неймановских.

Современный персональный компьютер состоит из нескольких основных конструктивных компонент:

Ø монитора;

Ø системного блока;

Ø клавиатуры;

Ø манипуляторов.

Монитор (дисплей) - это стандартное устройство вывода, предназначенное для визуального отображения текстовых и графических данных.

Клавиатура компьютера — устройство для ввода информации в компьютер и подачи управляющих сигналов. Содержит стандартный набор клавиш печатной машинки и некоторые дополнительные клавиши — управляющие и функциональные клавиши, клавиши управления курсором и малую цифровую клавиатуру.

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

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

Трекбол — небольшая коробка с шариком, встроенным в верхнюю часть корпуса. Пользователь рукой вращает шарик и перемещает, соответственно, курсор. В отличие от мыши, трекбол не требует свободного пространства около компьютера, его можно встроить в корпус машины.

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

Принтеры ударного типа (матричные и линейно-матричные) до сих пор остаются безальтернативным вариантом там, где требуются максимальная надежность и большой ресурс печати при минимальной её стоимости. Принтеры построчной печати, или линейно-матричные принтеры, обеспечивают наибольшую производительность среди печатающих устройств ударного типа. Основные области применения этих принтеров — банковское дело и работа в вычислительных центрах. В отличие от обычных матричных в линейно-матричных принтерах иглы расположены не поперек, а вдоль распечатываемой строки по всей ее длине. Это позволяет резко повысить производительность благодаря тому, что одновременно распечатывается целая строка точек вместо столбца высотой в один символ.

Среди свойств, которыми должны обладать банковские принтеры, на первом месте стоит повышенная надежность и износостойкость. Очень часто бывает необходимо, чтобы принтер работал круглосуточно. Именно такими качествами и обладают линейно-матричные принтеры.

Основные технологии цветной печати. С каждым годом цветные принтеры, без которых уже давно не могут обойтись профессиональные художники и дизайнеры, становятся все более привычным атрибутом офисов, хотя по скорости печати такие устройства пока еще заметно отстают от более скоростных и дешевых монохромных принтеров.

Сегодня сосуществуют пять технологий цветной печати — струйная, лазерная, термальная, сублимационная и твердочернильная, каждая из которых имеет четкую ориентацию на те или иные задачи и группы пользователей компьютеров.

Операционная система (ОС) — это комплекс специальных программных средств, предназначенных для управления загрузкой компьютера, запуском и выполнением других пользовательских программ, а также для планирования и управления вычислительными ресурсами персонального компьютера. Она обеспечивает управление процессом обработки информации и взаимодействие между аппаратными средствами и пользователем.

Одной из важнейших функций ОС является автоматизация процессов ввода-вывода информации, управления выполнением прикладных задач, решаемых пользователем. ОС загружает нужную программу в память ПК и следит за ходом ее выполнения; анализирует ситуации, препятствующие нормальным вычислениям, и дает указания о том, что необходимо сделать, если возникли трудности.

Операционные системы персональных компьютеров делятся на однозадачные и многозадачные.

В однозадачных ОС пользователь в один момент времени работает с одной конкретной программой (задачей). Примером таких ОС служат операционные системы DOS.

Многозадачные ОС позволяют параллельно работать с несколь­кими программами, и количество программ зависит от мощности системы. В качестве примера можно привести операционные системы всех версий WINDOWS.

Сетевые ОС связаны с появлением локальных и глобальных сетей, которые предназначены для обеспечения доступа ко всем ресурсам вычислительной сети.

2. Функции ОС: 1. управление устройствами ПК; 2. взаимодействие с пользователем; 3. работа с файлами.

3. Состав ОС. Структуру ОС составляют следующие модули:

Ø базовый модуль (ядро) управляет работой программ и файловой системой;

Ø командный процессор – расшифровывает и исполняет команды пользователя;

Ø драйверы периферийных устройств – программно обеспечивают согласованность работы этих устройств с процессором;

Ø драйверы стандартных устройств образуют базовую систему ввода-вывода BIOS, которая часто зашита в ПЗУ;

Ø дополнительные сервисные программы (утилиты);

Ø ОС хранится на диске (винчестере, гибком, CD-ROM).

Для работы ОС, файлы, составляющие ее, должны быть помещены в ОЗУ. Процесс отсчитывания ОС в ОЗУ называется загрузкой.

4. Загрузка ОС: 1 этап загрузки: Начинается после включения системного блока. Его производят программы BIOS, которые записаны в энергонезависимую (постоянную или полупостоянную память). Производится тестирование памяти, всех устройств, на которые подано питание. И с диска считывается загрузчик.

2 этап загрузки: Программа загрузчик ищет на диске базовый модуль ОС, переписывает его в память и передает ему управление.

3 этап загрузки: В состав базового модуля входит основной загрузчик, который ищет остальные модули ОС, считывает их в ОЗУ. После окончания загрузки ОС управление передается командному процессору и на экране появляется приглашение к вводу команд пользователя. (Во время работы в оперативной памяти обязательно должен находиться базовый модуль ОС и командный процессор. Все остальное по мере необходимости).

Примеры: MS-DOS, Windows 95,98, NT, VNIX.

Для ПК IBM PC основной ОС с 1981-1985 г. была система MS-DOS. Это неграфическая система использует интерфейс командной строки, т.е. общение пользователя с ПК производится через командную строку.

4 этап загрузки: На экране в командной строке появляется символьный курсор, указывающий, что система готова к приему команды.

Пример

C:\> copy fole1.txt A:\ file2.txt

Это – ОС Пользователь вводит с клавиатуры Это – ОС Пользователь вводит с клавиатуры

При этом пользователь должен соблюдать синтаксис команды, иначе она не будет воспринята.

Совокупность команд, которые понимает ОС, составляют язык команд ОС. В режиме командной строки пользователя должен знать командный язык со всеми его подробностями (это очень неудобно).

5 этап загрузки: DOS – поддерживает однозадачный режим. Позже появляется диалоговая оболочка Norton Commander (NC) над MS-DOS, которая значительно упростила общение с DOS (где видна файловая структура).

В 1995 г. появилась система Windows 95, которая стала первой графической операционной системой (графический интерфейс). Система Windows обладает рядом дополнительных возможностей по сравнению с DOS.

Вопросы для самоконтроля по теме:

1. Магистрально-модульный принцип построения компьютера.

2. Внутренняя архитектура компьютера; процессор, память.

3. Периферийные устройства.

4. Программный принцип управления компьютером.

5. Операционная система.

6. Виды программ для компьютеров.

7. Файл, каталог (папка).

8. Шаблоны имен файлов.

9. Путь к файлу. Ввод команд.

10. Инсталляция программ.

11. Элементы окна Windows.

12. Управление окнами Windows.

13. Меню и запросы Windows.

14. Справочная система Windows.

15. Работа с пиктограммами программ.

16. Переключение между программами.

17. Обмен данными между приложениями.

18. Операции с каталогами и файлами.