Компьютер как совокупность устройств и программ

Современный компьютер как совокупность аппаратуры и программных средств.

По своему назначению компьютер - это универсальный прибор для работы с информацией. По принципам своего устройства компьютер - это модель человека, работающего с информацией.

Персональный компьютер (ПК) — это компьютер, предназначенный для обслуживания одного рабочего места. По своим характеристикам он может отличаться от больших ЭВМ, но функционально способен выполнять аналогичные операции. По способу эксплуатации различают настольные (desktop), портативные (laptop и notebook) и карманные (palmtop) модели ПК.

Аппаратное обеспечение. Поскольку компьютер предоставляет все три класса информационных методов для работы с данными (аппаратные, программные и естественные), принято говорить о компьютерной системе как о состоящей из аппаратных и программных средств, работающих совместно. Узлы, составляющие аппаратные средства компьютера, называют аппаратным обеспечением. Они выполняют всю физическую работу с данными: регистрацию, хранение, транспортировку и преобразование как по форме, так и по содержанию, а также представляют их в виде, удобном для взаимодействия с естественными информационными методами человека.

Совокупность аппаратных средств компьютера называют его аппаратной конфигурацией.

Программное обеспечение. Программы могут находиться в двух состояниях: активном и пассивном. В пассивном состоянии программа не работает и выглядит как данные, содержательная часть которых - сведения. В этом состоянии содержимое программы можно «читать» с помощью других программ, как читают книги, и изменять. Из него можно узнать назначение программы и принцип ее работы. В пассивном состоянии программы создаются, редактируются, хранятся и транспортируются. Процесс создания и редактирования программ называется программированием.

Когда программа находится в активном состоянии, содержательная часть ее данных рассматривается как команды, согласно которым работают аппаратные средства компьютера. Чтобы изменить порядок их работы, достаточно прервать исполнение одной программы и начать исполнение другой, содержащей иной набор команд.

Совокупность программ, хранящихся на компьютере, образует его программное обеспечение. Совокупность программ, подготовленных к работе, называют установленным программным обеспечением. Совокупность программ, работающих в тот или иной момент времени, называют программной конфигурацией.

Устройство компьютера. Любой компьютер (даже самый большой)состоит из четырех частей:

устройства ввода информацииустройства обработки информацииустройства храненияустройства вывода информации.

Конструктивно эти части могут быть объединены в одном корпусе размером с книгу или же каждая часть может состоять из нескольких достаточно громоздких устройств

Базовая аппаратная конфигурация ПК

Базовой аппаратной конфигурацией персонального компьютера называют минимальный комплект аппаратных средств, достаточный для начала работы с компьютером. С течением времени понятие базовой конфигурации постепенно меняется.

Чаще всего персональный компьютер состоит из следующих устройств:

Системный блокМониторКлавиатураМышьДополнительно могут подключатся другие устройства ввода и вывода информации, например звуковые колонки, принтер, сканер...

Системный блок — основной блок компьютерной системы. В нем располагаются устройства, считающиеся внутренними. Устройства, подключаемые к системному блоку снаружи, считаются внешними. Для внешних устройств используют также термин периферийное оборудование.
Монитор — устройство для визуального воспроизведения символьной и графической информации. Служит в качестве устройства вывода. Для настольных ПК в настоящее время наиболее распространены мониторы, основанные на электронно-лучевых трубках. Они отдаленно напоминают бытовые телевизоры.
Клавиатура — клавишное устройство, предназначенное для управления работой компьютера и ввода в него информации. Информация вводится в виде алфавитно-цифровых символьных данных.
Мышь — устройство «графического» управления.

Внутренние устройства персонального компьютера.
Внутренними считаются устройства, располагающиеся в системном блоке. Доступ к некоторым из них имеется на лицевой панели, что удобно для быстрой смены информационных носителей, например гибких магнитных дисков. Разъемы некоторых устройств выведены на заднюю стенку — они служат для подключения периферийного оборудования. К некоторым устройствам системного блока доступ не предусмотрен — для обычной работы он не требуется.

Процессор. Микропроцессор — основная микросхема персонального компьютера. Все вычисления выполняются в ней. Основная характеристика процессора — тактовая частота (измеряется в мегагерцах, МГц). Чем выше тактовая частота, тем выше производительность процессора. Так, например, при тактовой частоте 500 МГц процессор может за одну секунду изменить свое
состояние 500 миллионов раз. Для большинства операций одного такта недостаточно, поэтому количество операций, которые процессор может выполнить в секунду, зависит не только от тактовой частоты, но и от сложности операций.

Единственное устройство, о существовании которого процессор «знает от рождения», — оперативная память — с нею он работает совместно. Оттуда поступают данные и команды. Данные копируются в ячейки процессора (они называются регистрами), а потом преобразуются в соответствии с содержанием команд. Более полную картину того, как процессор взаимодействует с оперативной памятью, вы получите в главах, посвященных основам программирования.

Оперативная память. Оперативную память можно представить как обширный массив ячеек, в которых хранятся числовые данные и команды в то время, когда компьютер включен. Объем оперативной памяти измеряется в миллионах байтов — мегабайтах (Мбайт).

Процессор может обратиться к любой ячейке оперативной памяти (байту), поскольку она имеет неповторимый числовой адрес. Обратиться к индивидуальному биту оперативной памяти процессор не может, так как у бита нет адреса. В то же время, процессор может изменить состояние любого бита, но для этого требуется несколько действий.

Материнская плата. Материнская плата — это самая большая плата персонального компьютера. На ней располагаются магистрали, связывающие процессор с оперативной памятью, — так называемые шины. Различают шину данных, по которой процессор копирует данные из ячеек памяти, адресную шину, по которой он подключается к конкретным ячейкам памяти, и шину команд, по которой в процессор поступают команды из программ. К шинам материнской платы подключаются также все прочие внутренние устройства компьютера. Управляет работой материнской платы микропроцессорный набор микросхем — так называемый чипсет.

Видеоадаптер. Видеоадаптер — внутреннее устройство, устанавливаемое в один из разъемов материнской платы. В первых персональных компьютерах видеоадаптеров не было. Вместо них в оперативной памяти отводилась небольшая область для хранения видеоданных. Специальная микросхема (видеоконтроллер) считывала данные из ячеек видеопамяти и в соответствии с ними управляла монитором.

По мере улучшения графических возможностей компьютеров область видеопамяти отделили от основной оперативной памяти и вместе с видеоконтроллером выделили в отдельный прибор, который назвали видеоадаптером. Современные видеоадаптеры имеют собственный вычислительный процессор (видеопроцессор), который снизил нагрузку на основной процессор при построении сложных изображений. Особенно большую роль видеопроцессор играет при построении на плоском экране трехмерных изображений. В ходе таких операций ему приходится выполнять особенно много математических расчетов.

В некоторых моделях материнских плат функции видеоадаптера выполняют микросхемы чипсета — в этом случае говорят, что видеоадаптер интегрирован с материнской платой. Если же видеоадаптер выполнен в виде отдельного устройства, его называют видеокартой. Разъем видеокарты выведен на заднюю стенку. К нему подключается монитор.

Звуковой адаптер. Для компьютеров IBM PC работа со звуком изначально не была предусмотрена. Первые десять лет существования компьютеры этой платформы считались офисной техникой и обходились без звуковых устройств. В настоящее время средства для работы со звуком считаются стандартными. Для этого на материнской плате устанавливается звуковой адаптер. Он может быть интегрирован в чипсете материнской платы или выполнен как отдельная подключаемая плата, которая называется звуковой картой.
Разъемы звуковой карты выведены на заднюю стенку компьютера. Для воспроизведения звука к ним подключают звуковые колонки или наушники. Отдельный разъем предназначен для подключения микрофона. При наличии специальной программы это позволяет записывать звук. Имеется также разъем (линейный выход) для подключения к внешней звукозаписывающей или звуковоспроизводящей аппаратуре (магнитофонам, усилителям и т.п.).

Жесткий диск. Поскольку оперативная память компьютера очищается при отключении питания, необходимо устройство для длительного хранения данных и программ. В настоящее время для этих целей широко применяют так называемые жесткие диски.
Принцип действия жесткого диска основан на регистрации изменений магнитного поля вблизи записывающей головки.

Основным параметром жесткого диска является емкость, измеряемая в гигабайтах (миллиардах байтов), Гбайт. Средний размер современного жесткого диска составляет 80 — 160 Гбайт, причем этот параметр неуклонно растет.

Дисковод гибких дисков. Для транспортировки данных между удаленными компьютерами используют так называемые гибкие диски. Стандартный гибкий диск (дискета) имеет сравнительно небольшую емкость 1,44 Мбайт. По современным меркам этого совершенно недостаточно для большинства задач хранения и транспортировки данных, но низкая стоимость носителей и высокая степень готовности к работе сделали гибкие диски самыми распространенными носителями данных.

Для записи и чтения данных, размещенных на гибких дисках, служит специальное устройство — дисковод. Приемное отверстие дисковода выведено на лицевую панель системного блока.

Дисковод CD-ROM. Для транспортировки больших объемов данных удобно использовать компакт-диски CD-ROM. Эти диски позволяют только читать ранее записанные данные — производить запись на них нельзя. Емкость одного диска составляет порядка 650-700 Мбайт.

Для чтения компакт-дисков служат дисководы CD-ROM. Основной параметр дисковода CD-ROM— скорость чтения. Она измеряется в кратных единицах. За единицу принята скорость чтения, утвержденная в середине 80-х гг. для музыкальных компакт-дисков (аудиодисков). Современные дисководы CD-ROM обеспечивают скорость чтения 40х - 52х.
Основной недостаток дисководов CD-ROM — невозможность записи дисков — преодолен в современных устройствах однократной записи — CD-R. Существуют также устройства CD-RW, позволяющие осуществлять многократную запись.

Принцип хранения данных на компакт-дисках не магнитный, как у гибких дисков, а оптический.

Коммуникационные порты. Для связи с другими устройствами, например принтером, сканером, клавиатурой, мышью и т. п., компьютер оснащается так называемыми портами. Порт — это не просто разъем для подключения внешнего оборудования, хотя порт и заканчивается разъемом. Порт — более сложное устройство, чем просто разъем, имеющее свои микросхемы и управляемое программно.

Сетевой адаптер. Сетевые адаптеры необходимы компьютерам, чтобы они могли обмениваться данными между собой. Этот прибор следит за тем, чтобы процессор не подал новую порцию данных на внешний порт, пока сетевой адаптер соседнего компьютера не скопировал к себе предыдущую порцию. После этого процессору дается сигнал о том, что данные забраны и можно подавать новые. Так осуществляется передача.

Когда сетевой адаптер «узнает» от соседнего адаптера, что у того есть порция данных, он копирует их к себе, а потом проверяет, ему ли они адресованы. Если да, он передает их процессору. Если нет, он выставляет их на выходной порт, откуда их заберет сетевой адаптер очередного соседнего компьютера. Так данные перемещаются между компьютерами до тех пор, пока не попадут к адресату.
Сетевые адаптеры могут быть встроены в материнскую плату, но чаще устанавливаются отдельно, в виде дополнительных плат, называемых сетевыми картами.

Что такое программа

Любой компьютер представляет собой автоматическое устройство, работающее по заложенным в него программам. Компьютерная программа представляет собой последовательность команд, записанных в двоичной форме на машинном языке, понятном процессору компьютера. Компьютерная программа является формой записи алгоритмов решения поставленных задач.

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

Одним из таких принципов является Принцип программного управления:

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

Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд.Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды .

А так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти.

Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются команды условного или безусловного переходов , которые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду . Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды “стоп” .

Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.

7. Центральный процессор, оперативная память, системная магистраль, внешние устройства (магнитная память, устройства ввода/вывода).

Системная плата (или материнская плата)является основной в системном блоке. Она содержит компоненты, определяющие архитектуру компьютера:
· центральный процессор;
· постоянную (ROM) и оперативную (RAM) память, кэш-память;
· интерфейсные схемы шин;
· гнёзда расширения;
· обязательные системные средства ввода-вывода и др.
Системные платы исполняются на основе наборов микросхем, которые называются чипсетами (ChipSets). Часто на системных платах устанавливают и контроллеры дисковых накопителей, видеоадаптер, контроллеры портов и др. В гнёзда расширения системной платы устанавливаются платы таких периферийных устройств, как модем, сетевая плата, видеоплата и т.п.

Микропроцессор
Современные процессоры выполняются в виде микропроцессоров. Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему — тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугол ьной формы площадью всего несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора. Кристалл-пластинка обычно помещается в пластмассовый или керамический плоский корпус и соединяется золотыми проводками с металлическими штырьками, чтобы его можно было присоединить к системной плате компьютера.
Основными параметрами микропроцессора являются тактовая частота и разрядность.
Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет в одну секунду, измеряется в Герцах. Современные микропроцессоры имеют тактовую частоту порядка 10⁹ Герц (Гигагерц).
Разрядность показывает, сколько двоичных разрядов (битов) информации обрабатывается (или передается) за один такт, а также – сколько двоичных разрядов может быть использовано в микропроцессоре для адресации оперативной памяти.
Микропроцессор Intel Pentium 4 — наиболее совершенный и мощный процессор выпуска 2003 г. с тактовой частотой до 3 Гигагерц, представлен на рисунке примерно в натуральную величину. Он предназначен для работы приложений, требующих высокой производительности процессора, таких, как передача видео и звука по Интернет, создание видео-материалов, распознавание речи, обработка трехмерной графики, игры.

В вычислительной системе может быть несколько параллельно работающих процессоров; такие системы называются многопроцессорными.
^ 5.2.4. Внутренняя память
В состав внутренней памяти входят:

Ø оперативная память,

Ø кэш-память

Ø специальная память.

Оперативная память

Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory — память с произвольным доступом) — это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.
Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда машина выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает. Оперативная память является ЗУ с произвольным доступом. Каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.

Объем ОЗУ обычно составляет от 32 до 512 Мбайт. Для несложных административных задач бывает достаточно и 32 Мбайт ОЗУ, но сложные задачи компьютерного дизайна могут потребовать от 512 Мбайт до 2 Гбайт ОЗУ.
Обычно ОЗУ исполняется из интегральных микросхем памяти SDRAM (синхронное динамическое ОЗУ). Каждый информационный бит в SDRAM запоминается в виде электрического заряда крохотного конденсатора, образованного в структуре полупроводникового кристалла. Из-за токов утечки такие конденсаторы быстро разряжаются, и их периодически (примерно каждые 2 миллисекунды) подзаряжают специальные устройства. Этот процесс называется регенерацией памяти (Refresh Memory). Микросхемы SDRAM имеют ёмкость 16 — 256 Мбит и более. Они устанавливаются в корпуса и собираются в модули памяти.
Большинство современных компьютеров комплектуются модулями типа DIMM (Dual-In-line Memory Module — модуль памяти с двухрядным расположением микросхем). В компьютерных системах на самых современных процессорах используются высокоскоростные модули Rambus DRAM (RIMM) и DDR DRAM.

Модули памяти характеризуются такими параметрами, как объем —(16, 32, 64, 128, 256 или 512 Мбайт), число микросхем, паспортная частота(100 или 133 МГц), время доступа к данным (6 или 7 наносекунд) и число контактов (72, 168 или 184). В 2001 г. начался выпуск модулей памяти на 1 Гбайт и опытных образцов модулей на 2 Гбайта.
Кэш-память

Кэш (англ. cache), или сверхоперативная память — очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью.
Кэш-памятью управляет специальное устройство – контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. При этом возможны как"попадания", так и "промахи". В случае попадания, то есть, если в кэш подкачаны нужные данные, извлечение их из памяти происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэше отсутствует, то процессор считывает её непосредственно из оперативной памяти. Соотношение числа попаданий и промахов определяет эффективность кэширования.
Кэш-память реализуется на микросхемах статической памяти SRAM (Static RAM), более быстродействующих, дорогих и малоёмких, чем DRAM (SDRAM). Современные микропроцессоры имеют встроенную кэш-память, так называемый кэш первого уровня размером 128, 256 или 512 Кбайт. Кроме того, на системной плате компьютера может быть установлен кэш второго уровня ёмкостью 256, 512 Кбайт и выше.

Специальная память
К устройствам специальной памяти относятся постоянная память (ROM), перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory), память CMOS RAM, питаемая от батарейки, видеопамять и некоторые другие виды памяти.
Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory — память только для чтения) — энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом "зашивается" в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.
Перепрограммируемая постоянная память — энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты.
Прежде всего в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.
Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти — модуль BIOS. Роль BIOS двоякая: с одной стороны это неотъемлемый элемент аппаратуры, а с другой строны — важный модуль любой операционной системы. BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода) — совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память.
Разновидность постоянного ЗУ — CMOS RAM.
CMOS RAM — это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы.

Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS (англ. Set-up — устанавливать, читается "сетап").
Для хранения графической информации используется видеопамять.
Видеопамять (VRAM) — разновидность оперативного ЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам — процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.
^ 5.2.5. Внешние запоминающие устройства.
Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Информация от ВЗУ к процессору и наоборот циркулирует примерно по следующей цепочке:
В состав внешней памяти компьютера входят:
· накопители на жёстких магнитных дисках;
· накопители на гибких магнитных дисках;
· накопители на компакт-дисках;
· накопители на магнито-оптических компакт-дисках;
· накопители на магнитной ленте (стримеры) и др.
Накопители на гибких магнитных дисках
Гибкий диск (англ. floppy disk), или дискета, — 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. Дискета состоит из круглой полимерной подложки, покрытой с обеих сторон магнитным окислом и помещенной в пластиковую упаковку, на внутреннюю поверхность которой нанесено очищающее покрытие. В упаковке сделаны с двух сторон радиальные прорези, через которые головки считывания/записи накопителя получают доступ к диску.

Способ записи двоичной информации на магнитной среде называется магнитным кодированием. Он заключается в том, что магнитные домены в среде выстраиваются вдоль дорожек в направлении приложенного магнитного поля своими северными и южными полюсами. Обычно устанавливается однозначное соответствие между двоичной информацией и ориентацией магнитных доменов.

Информация записывается по концентрическим дорожкам (трекам), которые делятся на секторы. Количество дорожек и секторов зависит от типа и формата дискеты. Сектор хранит минимальную порцию информации, которая может быть записана на диск или считана. Ёмкость сектора постоянна и составляет 512 байтов.

В настоящее время наибольшее распространение получили дискеты со следующими характеристиками: диаметр 3,5 дюйма (89 мм), ёмкость 1,44 Мбайт, число дорожек 80, количество секторов на дорожках 18.
Дискета устанавливается в накопитель на гибких магнитных дисках (англ. floppy-disk drive, другое название – дисковод), автоматически в нем фиксируется, после чего механизм накопителя раскручивается до частоты вращения 360 мин^-1. В накопителе вращается сама дискета, магнитные головки остаются неподвижными. Дискета вращается только при обращении к ней. Накопитель связан с процессором через контроллер гибких дисков.
В последнее время появились трехдюймовые дискеты, которые могут хранить до 3 Гбайт информации. Они изготовливаются по новой технологии Nano2 и требуют специального оборудования для чтения и записи.

Накопители на жестких магнитных дисках

Если гибкие диски — это средство переноса данных между компьютерами, то жесткий диск — информационный склад компьютера.Накопитель на жёстких магнитных дисках (англ. HDD — Hard Disk Drive) или винчестерский накопитель — это наиболее массовое запоминающее устройство большой ёмкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины — платтеры, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для постоянного хранения информации — программ и данных.

Как и у дискеты, рабочие поверхности платтеров разделены на кольцевые концентрические дорожки, а дорожки — на секторы. Головки считывания-записи вместе с их несущей конструкцией и дисками заключены в герметически закрытый корпус, называемый модулем данных. При установке модуля данных на дисковод он автоматически соединяется с системой, подкачивающей очищенный охлажденный воздух. Поверхность платтера имеет магнитное покрытие толщиной всего лишь в 1,1 мкм, а также слой смазки для предохранения головки от повреждения при опускании и подъёме на ходу. При вращении платтера над ним образуется воздушный слой, который обеспечивает воздушную подушку для зависания головки на высоте 0,5 мкм над поверхностью диска.
Винчестерские накопители имеют очень большую ёмкость: от 10 до 400 Гбайт. У современных моделей скорость вращения шпинделя (вращающего вала) обычно составляет 7200 об/мин, среднее время поиска данных 9 мс, средняя скорость передачи данных до 60 Мбайт/с. В отличие от дискеты, жесткий диск вращается непрерывно. Все современные накопители снабжаются встроенным кэшем (обычно 2 Мбайта), который существенно повышает их производительность. Винчестерский накопитель связан с процессором через контроллер жесткого диска.

Накопители на компакт-дисках
Здесь носителем информации является CD-ROM (Сompact Disk Read-Only Memory - компакт диск, из которого можно только читать).

CD-ROM представляет собой прозрачный полимерный диск диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм, на одну сторону которого напылен светоотражающий слой алюминия, защищенный от повреждений слоем прозрачного лака. Толщина напыления составляет несколько десятитысячных долей миллиметра.

Информация на диске представляется в виде последовательности впадин (углублений в диске) и выступов (их уровень соответствует поверхности диска), расположенных на спиральной дорожке, выходящей из области вблизи оси диска. На каждом дюйме (2,54 см) по радиусу диска размещается 16 тысяч витков спиральной дорожки. Для сравнения — на поверхности жесткого диска на дюйме по радиусу помещается лишь несколько сотен дорожек. Емкость CD достигает 780 Мбайт. Информация наносится на диск при его изготовлении и не может быть изменена.

CD-ROM обладают высокой удельной информационной емкостью, что позволяет создавать на их основе справочные системы и учебные комплексы с большой иллюстративной базой. Один CD по информационной емкости равен почти 500 дискетам. Cчитывание информации с CD-ROM происходит с достаточно высокой скоростью, хотя и заметно меньшей, чем скорость работы накопителей на жестком диске. CD-ROM просты и удобны в работе, имеют низкую удельную стоимость хранения данных, практически не изнашиваются, не могут быть поражены вирусами, c них невозможно случайно стереть информацию.
В отличие от магнитных дисков, компакт-диски имеют не множество кольцевых дорожек, а одну — спиральную, как у грампластинок. В связи с этим, угловая скорость вращения диска не постоянна. Она линейно уменьшается в процессе продвижения читающей лазерной головки к краю диска.

Для работы с CD-ROM нужно подключить к компьютеру накопитель CD-ROM (Рисунок 5.44.), преобразующий последовательность углублений и выступов на поверхности CD-ROM в последовательность двоичных сигналов. Для этого используется считывающая головка с микролазером и светодиодом. Глубина впадин на поверхности диска равна четверти длины волны лазерного света. Если в двух последовательных тактах считывания информации луч света лазерной головки переходит с выступа на дно впадины или обратно, разность длин путей света в этих тактах меняется на полуволну, что вызывает усиление или ослабление совместно попадающих на светодиод прямого и отраженного от диска света. (видеофрагмент)
Если в последовательных тактах считывания длина пути света не меняется, то и состояние светодиода не меняется. В результате ток через светодиод образует последовательность двоичных электрических сигналов, соответствующих сочетанию впадин и выступов на дорожке.

Различная длина оптического пути луча света в двух последовательных тактах считывания информации соответствует двоичным единицам. Одинаковая длина соответствует двоичным нулям.
Сегодня почти все персональные компьютеры имеют накопитель CD-ROM. Но многие мультимедийные интерактивные программы слишком велики, чтобы поместиться на одном CD. На смену технологии СD-ROM сегодня пришла технология цифровых видеодисков DVD. Эти диски имеют тот же размер, что и обычные CD, но вмещают до 17 Гбайт данных, т.е. по объему заменяют 20 стандартных дисков CD-ROM. На таких дисках выпускаются мультимедийные игры и интерактивные видеофильмы отличного качества, позволяющие зрителю просматривать эпизоды под разными углами камеры, выбирать различные варианты окончания картины, знакомиться с биографиями снявшихся актеров, наслаждаться великолепным качеством звука.

Записывающие оптические и магнитооптические накопители
Ø Записывающий накопитель CD-R (Compact Disk Recordable) способен, наряду с прочтением обычных компакт-дисков, записывать информацию на специальные оптические диски емкостью 650 – 700 Мбайт. В дисках CD-R отражающий слой выполнен из золотой пленки. Между этим слоем и поликарбонатной основой расположен регистрирующий слой из органического материала, темнеющего при нагревании. В процессе записи лазерный луч нагревает выбранные точки слоя, которые темнеют и перестают пропускать свет к отражающему слою, образуя участки, аналогичные впадинам. Ёмкость 700 Мбайт. В последнее время вытесняются накопителями DVD-ROM и DVD-RAM.

^ Накопитель на магнито-оптических компакт-дисках СD-MO (Compact Disk — Magneto Optical) (Рисунок 5.46). Диски СD-MO можно многократно использовать для записи. Ёмкость от 128 Мбайт до 2,6 Гбайт.

Ø ^ Записывающий накопитель DVD-RW & CD-RW. Позволяет записывать как DVD±R/RW так и CD–R/RW.

Ø Записывающий накопитель DVD-RAM. Позволяет записывать магнитооптические диски DVD-RAM емкостью до 9,4 Гб., которые отличаются повышенной по сравнению с другими типами дисков надежностью, а также DVD±R/RW и CD - R/RW.

Флэш-память

Впервые в 1989-90 году компания Toshiba употребила слово Flash в контексте «быстрый, мгновенный» при описании своих новых микросхем. Безусловно, флэш — перспективная технология. Однако, несмотря на высокие темпы роста объемов производства, устройства хранения данных, основанные на ней, еще достаточно дороги, чтобы конкурировать с жесткими дисками для настольных систем или ноутбуков. В основном, сейчас сфера господства флэш-памяти ограничивается мобильными устройствами (сотовые телефоны, карманные компьютеры).

Накопители на магнитной ленте (стримеры) и накопители на сменных дисках

Стример (англ. tape streamer) — устройство для резервного копирования больших объёмов информации. В качестве носителя здесь применяются кассеты с магнитной лентой ёмкостью 1 — 2 Гбайта и больше.

Стримеры позволяют записать на небольшую кассету с магнитной лентой огромное количество информации. Встроенные в стример средства аппаратного сжатия позволяют автоматически уплотнять информацию перед её записью и восстанавливать после считывания, что увеличивает объём сохраняемой информации.

Недостатком стримеров является их сравнительно низкая скорость записи, поиска и считывания информации.

В последнее время всё шире используются накопители на сменных дисках, которые позволяют не только увеличивать объём хранимой информации, но и переносить информацию между компьютерами. Объём сменных дисков — от сотен Мбайт до нескольких Гигабайт.

Читайте также:

Функциональные блоки компьютера и их назначение

Дополнительный материал

По учебному предмету «Информатика» (VI класс)

Продухо Г.Г.

Тема 2. «Основы работы с компьютером»

Урок 3. «Компьютер как совокупность устройств и программ»

Функциональные блоки компьютера и их назначение

Компьютер – универсальное устройство для работы с информацией. С помощью компьютера можно вводить информацию, сохранять ее, преобразовывать, выводить.

В состав компьютера входят несколько основных блоков, каждый из которых имеет свое назначение. Для настольного персонального компьютера - это системный блок, монитор, клавиатура и мышь.

С помощью клавиатуры в компьютер удобно вводить текстовую информацию.

Монитор – это устройство, которое отображает информацию на экране.

С помощью мыши можно выполнять различные действия над объектами, которые отображаются на экране монитора. Например, указывать различные объекты, представленные в виде картинок. Или выбирать команды, которые могут быть записаны текстом либо тоже иметь вид картинок.

Системный блок состоит из целого набора устройств. Каждое из этих устройств выполняет свою функцию. Их совместная работа и позволяет выполнять различные действия с данными.

Также, часто к компьютеру подключаются устройства, такие, как принтер и сканер.

Принтер используется для вывода на бумагу текста и графики. Современные принтеры имеют очень большие возможности. Особенно широко они используются в полиграфии для печати иллюстраций, плакатов, баннеров. 3D-принтеры создают объемные предметы. Например, могут «напечатать» искусственный сустав для использования в медицинских целях.

С помощью сканера в компьютер можно вводить и текст, и графику. Сканеры также широко используются в самых различных областях. Например, в сфере торговли каждый товар обозначается штрих-кодом. Данный штрих-код считывается сканером в компьютер, и на экране можно наблюдать всю информацию о товаре.

Компьютер работает с информацией, которая преобразуется либо самим компьютером либо другими устройствами в цифровой код. Цифровой код – это набор чисел. В большинстве современных компьютеров используется двоичный код, представляющий из себя комбинации двух цифр – 0 и 1.

Числами можно закодировать любой вид информации: и текстовую, и графическую, и звуковую. Поэтому, компьютер иногда называют цифровым устройством.

Возможности компьютера зависят от набора программ, которые на нем установлены. Часть программ управляет работой устройств, входящих в состав компьютера. Другие программы позволяют использовать компьютер для выполнения каких-либо задач. Например, для набора текста, создания картинок, проведения вычислений, обработки фотографий, просмотра видео и т.д. Человека, который применяет компьютер для таких целей, называют пользователем, а сами программы – приложениями.

Еще одна часть программ образует так называемые среды программирования, в которых можно создавать другие программы.

Весь набор программ, установленных на компьютере, называют программным обеспечением.

Цифровые устройства

Многие современные устройства используют принципы работы компьютера. Эти устройства, как и компьютер, преобразуют информацию в цифровой вид. Поэтому, они также называются цифровыми. Например, это - сенсорные экраны, фотоаппараты, видеокамеры, мобильные телефоны, веб-камеры, документ-камеры, проекторы, устройства беспроводной передачи данных, системы видеонаблюдения.

Цифровыми устройствами также являются носители информации, на которых можно сохранять информацию в цифровом виде. Это, например оптические (лазерные) диски, флэш-накопители, флэш-карты, жесткие диски.

Все цифровые устройства можно подключать к компьютеру и затем использовать его мощные возможности для работы с оцифрованной этими устройствами информацией.

Например, просматривать и, если необходимо, редактировать фотографии, сделанные цифровым фотоаппаратом. Или наблюдать на экране компьютера, как ведут себя звери в зоопарке, если в их клетке установлена камера видеонаблюдения. Документ-камера позволит рассмотреть через компьютерный экран мельчайшие детали предметов или даже препаратов с микроскопа. Веб-камера, установленная на компьютере, передаст «живое» изображение пользователя на другой компьютер, находящийся на расстоянии сотен километров.

Совместное использование различных цифровых устройств и компьютера предоставляет человеку большие возможности во всех сферах жизни: и в науке, и в производстве, и в быту.

Читайте также:

Рекомендуемые страницы:

Поиск по сайту

Программный принцип работы компьютера

Программный принцип работы компьютера

Программный принцип работы компьютера декларирует обязательным наличие ПО для любого современного пользователя. 

О терминологии

Как видно из наименования, базовым понятием для современного подхода к определению принципов работоспособности ЭВМ становится программа. Через нее происходит запись данных, вывод данных из памяти на внешнее устройство, любые другие операции – расчеты, построение изображения и так далее. Термином принято обозначать алгоритмическую запись, позволяющую получить решение сформулированной задачи последовательным исполнением операций. Программа формулируется применением операторов выбранного языка, доступного для ЭВМ. Главная задача любой современной программы – контроль за активностью аппаратных средств. Использование программ представляет собой первый признак программного принципа работы компьютера.

Как этим пользоваться?

Предположим, в рамках решения рабочей задачи человек нуждается в анализе работы предприятия, где он трудоустроен, и применительно к этому вопросу ему необходимо построить примеры компьютерных моделей.

Программный принцип работы компьютера становится для него незаменимым инструментом в достижении задачи: не нужно ничего рисовать от руки и проводить объемные вычисления, необходимо лишь выбрать такую программу, которая в правильном режиме и установленном порядке активизирует аппаратные возможности машины, в конечном итоге выводящие на устройство передачи информации (монитор, принтер) результат.

С другой стороны, итоги корректными будут только в случае использования отлаженного ПО. Оно не должно требовать доработки, то есть пользователь лишь запускает продукт и пользуется понятными ему функциями, не имея специального образования, касающегося внутренней структуры ПО. Все, что ему требуется, – понимание порядка применения и знание общего описания компьютера. Программный принцип работы компьютера предусматривает наличие специализированной документации на все применяемое ПО.

Программное обеспечение

Этим термином принято характеризовать совокупность правил, процедурных наборов, программных компонентов, официальной сопроводительной документации, позволяющей обрабатывать данные и реализовывать заявленную функциональность системы.

Разбираясь, в чем суть программного принципа работы компьютера, важно учитывать, что ПО и аппаратная структура постоянно находятся в тесной взаимосвязи, функциональность одной определяется чёткостью работы другого. ПО, применяемое на современных ЭВМ, зависит от технических параметров и именуется программной конфигурацией.

Методологический подход

Программный принцип работы компьютера базируется на идеях, высказанных Бэббиджем, фон Нейманом. Принято говорить о трех ключевых компонентах:

• процессор;
• память;
• устройства, позволяющие выводить, вводить сведения.

Говоря о процессоре, принято подразделение на два устройства:

• управляющее;
• обеспечивающее логические, арифметические операции.

Данные и программное представление

Любая информация может обрабатываться современными ЭВМ: графики, картинки, текст, звук. Обусловлено это возможностью конвертирования в такой формат, который понятен для аппаратного уровня. Процессор получает инструкцию, на основании которой производит операции. Решение задачи сопровождается последовательностью мероприятий, нередко включающей в себя неисчислимо много операций. Ее именуют программой.

ПО: особенности

Ни один обычный современный пользователь не сможет работать, если ЭВМ не оснащена системным ПО.

Главный компонент этого комплекса – операционная система, признанная базовой составляющей ПО.

Этот элемент необходим, его отсутствие делает невозможным работу компьютера в понимании обычного человека. Помимо ОС категория системного ПО включает в себя разнообразные обслуживающие проекты, сервисные программы. Некоторые из них занимаются дисками, другие сжимают данные, противостоят атакам вредоносных программ и так далее.

Чтобы можно было с применением ЭВМ решать поставленные перед пользователем задачи, необходимо располагать программным ПО. Такие проекты помогают формировать графическую информацию, рисунки, звуки, тексты, позволяют совершать операции с числовыми данными. Категория прикладного ПО подразделяется на:

• приложения;
• системы для программирования.

Прикладное ПО

Системы программирования необходимы профессионалам, работающим в сфере создания новых продуктов для ЭВМ. Разработано несколько языков программирования, наиболее широко распространено в настоящее время семейство для объектно-ориентированного программирования. Большой популярностью пользуются визуальные среды. Даже начинающий при применении таких продуктов может освоить базовые операции кодирования и составить собственный работоспособный продукт.

Приложения – это несколько иной тип прикладного ПО. Через него происходит обработка текстовых массивов, графической и звуковой информации, чисел и видео. Можно применять специализированные программы для сетевой работы. Использование продуктов не требует наличия навыков программирования. Общие приложения, позволяющие решать классические задачи, требуются практически любому пользователю. К числу таковых относят редакторы текста, графики, таблицы, системы, позволяющие централизованно управлять накапливающими данные базами. Не стоит упускать из вида и продукты, посредством которых можно создавать презентации. Компьютерные сети, активно развивающиеся в последнее время, существенно повысили важность программ для обеспечения коммуникации пользователей.

Какие еще бывают приложения?

Некоторые предлагают в отдельную группу выделять антивирусные программы, значимость которых из года в год растет из-за повышения распространённости вредоносного ПО. Заслуживают внимания профессиональные программные среды, применяемые квалицированными пользователями. Такие используются для создания анимации, графики, помогают разрабатывать проекты, производить сложные бухгалтерские расчеты, переводить тексты. Исключительно ценны для многих современных пользователей электронные словари.

Важная категория ПО – обучающие приложения, позволяющие повысить свой уровень в выбранной специализации без привлечения третьих лиц. Наиболее актуально это применительно к иностранным языкам. Спросом пользуют тесты, репетиторы, запрограммированные в электронном формате.

Программный принцип работы компьютера

В основе организации вычислительного процесса на ЭВМ лежит принцип программного управления.

Программа – это указание на последовательность действий (команд), которую должен выполнить компьютер, чтобы решить поставленную задачу обработки информации.

Программный принцип работы компьютера, состоит в том, что компьютер выполняет действия по заранее заданной программе. Информация, обрабатываемая на компьютере, называется данными. Во время выполнения программы она находится во внутренней памяти.

Под архитектурой ЭВМ понимают наиболее общие принципы построения вычислительных систем, реализующие программное управление работой и взаимодействие основных функциональных узлов.

К архитектуре относят:

• структуру памяти ЭВМ;

• способы доступа к памяти и внешним устройствам;

• возможности изменения конфигурации компьютера;

• систему команд;

• форматы данных;

• организацию интерфейса.

Классические принципы построения архитектуры ЭВМ были предложены в работе Дж. фон Неймана, Г. Голдстейга и А. Беркса в 1946 г. и известны как «принципы фон Неймана».

Принципы фон-Неймана:

1. Принцип программного управления. Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определённой последовательности.

2. Принцип адресности. Основная память состоит из перенумерованных ячеек; процессору времени доступна любая ячейка.

3. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

Рис.Архитектура ЭВМ, построенной на принципах фон Неймана. Сплошные линии со стрелками указывают направление потоков информации, пунктирные-управляющих сигналов от процессора к остальными узлам ЭВМ

Компьютер представляет собой совокупность устройств и программ, управляющих работой этих устройств.

Аппаратное обеспечение - система взаимосвязанных технических устройств, выполняющих ввод, хранение, обработку и вывод информации.

Программное обеспечение – совокупность программ, хранящихся на компьютере.

В ходе эволюции ЭВМ, с созданием микропроцессоров, с появлением интеллектуальных контроллеров совершен переход к шинной архитектуре ЭВМ. Процессор перестал быть центром конструкции, стало возможным реализовывать прямые связи между устройствами.

Важную роль стали играть средства сетеобразования. Радикально увеличилась номенклатура и возможности периферийных устройств накопления, ввода и вывода информации.

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Урок 7. программное обеспечение компьютера - Информатика - 7 класс

Информатика

7 класс

Урок № 7

Программное обеспечение компьютера

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

• Выяснить роль программного обеспечения при работе компьютера.
• Познакомиться с видами программного обеспечения, научиться различать различные виды программного обеспечения.
• Научиться понимать назначение прикладных программ и систем программирования.

Тезаурус:

Программное обеспечение – это совокупность всех программ, предназначенных для выполнения на компьютере.

Программа – это описание на формальном языке, «понятном» компьютеру, последовательности действий, которые необходимо выполнить над данными для решения поставленной задачи.

Операционная система – это комплекс программ, обеспечивающих совместное функционирование всех устройств компьютера и предоставляющих пользователю доступ к ресурсам компьютера.

Аппаратный интерфейс – средства, обеспечивающие взаимодействие между устройствами компьютера.

Пользовательский интерфейс – средства, обеспечивающие взаимодействие человека и компьютера.

Загрузка компьютера – это последовательная загрузка программ операционной системы из долговременной памяти в оперативную память компьютера.

Сервисные программы – это программы-архиваторы, антивирусные программы, коммуникационные программы и другие.

Прикладными программами или приложениями называют программы, с помощью которых пользователь может работать с разными видами информации, не прибегая к программированию.

Комплекс программных средств, предназначенных для разработки компьютерных программ на языке программирования, называют системой программирования.

Программирование ‑ процесс создания программ, разработки всех типов программного обеспечения.

Основная литература:

1. Босова Л. Л. Информатика: 7 класс. // Босова Л. Л., Босова А. Ю. – М.: БИНОМ, 2017. – 226 с.

Дополнительная литература:

1. Босова Л. Л. Информатика: 7–9 классы. Методическое пособие. // Босова Л. Л., Босова А. Ю., Анатольев А. В., Аквилянов Н.А. – М.: БИНОМ, 2019. – 512 с.
2. Босова Л. Л. Информатика. Рабочая тетрадь для 7 класса. Ч 1. // Босова Л. Л., Босова А. Ю. – М.: БИНОМ, 2019. – 160 с.
3. 3. Босова Л. Л. Информатика. Рабочая тетрадь для 7 класса. Ч 2. // Босова Л. Л., Босова А. Ю. – М.: БИНОМ, 2019. – 160 с.
4. Гейн А. Г. Информатика: 7 класс. // Гейн А. Г., Юнерман Н. А., Гейн А.А. – М.: Просвещение, 2012. – 198 с.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Что же такое компьютерная программа? Это описание на понятном компьютеру языке последовательности действий, которые нужно выполнить над данными для решения конкретной задачи.

Без программного обеспечения компьютер работать не сможет. Поэтому компьютер рассматривают как систему взаимосвязанных частей: аппаратного обеспечения и программного обеспечения. Программным обеспечением компьютера называют совокупность всех программ, предназначенных для выполнения различных задач.

В настоящее время насчитывается огромное количество программ, они непрерывно развиваются, совершенствуются, на смену одним программам приходят другие.

Все программы можно разделить на три группы: системное программное обеспечение, прикладное программное обеспечение и системы программирования.

Системное программное обеспечение включает в себя операционную систему и сервисные программы.

Главной частью программного обеспечения является операционная система. Без неё компьютер работать не сможет.

Самыми распространёнными на сегодняшний день считаются операционные системы Windows, Linux, Mac OS.

Операционная система обеспечивает совместное функционирование всех устройств компьютера и предоставляет пользователю доступ к ресурсам компьютера. Средства, обеспечивающие взаимосвязь между объектами операционной системы, называют интерфейсом.

Аппаратный интерфейс обеспечивает взаимодействие между устройствами компьютера. Он содержит программы – драйверы, которые отвечают за работу подключённых к компьютеру устройств, например, принтера, монитора, клавиатуры и других.

Пользовательский интерфейс содержат программы, которые поддерживают диалог пользователя с компьютером, то есть, запуск программ, печать текста на принтере и так далее.

Загрузка операционной системы из долговременной памяти в оперативную память компьютера происходит поэтапно. Сначала загрузчик BIOS из постоянного запоминающего устройства производит тестирование и настройку всех аппаратных средств. Этот процесс виден на экране монитора. Если всё оборудование функционирует нормально, происходит поиск начального загрузчика операционной системы на внешнем носителе, который является системным. Например, на жёстком диске. После обнаружения, программа-загрузчик загружается в оперативную память. После этого операционная система начинает функционировать.

К сервисным программам относятся различные программы, которые обслуживают диски: проверяют их, восстанавливают, очищают. А также программы-архиваторы, программы для борьбы с компьютерными вирусами, коммуникационные программы и многие другие.

Архиваторы – это программы, которые обеспечивают уменьшение объёма хранимой информации.

Антивирусные программы защищают компьютер от вирусов, обнаруживают и удаляют компьютерные вирусы.

Коммуникационные программы необходимы для обеспечения доступа к сети Интернет.

Прикладными программами или приложениями называют программы, с помощью которых можно работать с различными видами информации, не прибегая к программированию. Выделяют приложения общего и специального назначения.

К приложениям общего назначения относятся: текстовые редакторы, электронные таблицы, графические редакторы, редакторы презентаций, мультимедийные проигрыватели, системы управления базами данных.

К программам специального назначения можно отнести: издательские системы, бухгалтерские программы, системы проектирования, программы компьютерного моделирования, математические пакеты, геоинформационные системы, медицинские экспертные системы.

Комплекс программных средств, предназначенных для разработки компьютерных программ на языке программирования, называют системой программирования. Такие программы разрабатывают программисты. Программирование является процессом создания программ, то есть разработки всех типов программного обеспечения.

Для записи программ используют специальные языки – языки программирования. Сейчас насчитывается несколько тысяч таких языков.

Все программы можно разделить ещё на две большие группы по их правовому статусу: программное обеспечение, которое является частной собственностью авторов или правообладателей, и свободное программное обеспечение.

Программы, входящие в первую группу, также можно разделить на: коммерческие, условно бесплатные и свободно распространяемые.

Свободное программное обеспечение даёт возможность пользователям иметь доступ к исходным кодам программ.

Материал для углублённого изучения темы.

Операционная система Linux.

«Linux» ‑ это компьютерная операционная система, которая распространяется бесплатно.

ОС Linux никому не принадлежит. Точнее можно сказать, что она принадлежит сообществу программистов. На бесплатной основе каждый желающий может вносить свои изменения, которые в дальнейшем принимаются сообществом.

История этой операционной системы началась в 1983 году, тогда Linux ещё не носила своего современного названия, работать над ней начал Ричард Столлман. Примерно через восемь лет он уже практически закончил разработку всех системных программ входящих в её состав.

В 90-ые годы к работе над системой присоединился молодой хакер и программист Линус Торвальдс, он и разработал ядро для операционной системы. И, как видно из имени этого человека, своё название система получила именно в честь него. Кстати и пингвин, ставший эмблемой системы, был до этого личным талисманом Линуса, а вот сделать этого пингвина символом операционной системы придумала жена программиста – Туве.

Широкое распространение система получила после того, как сообщество программистов подхватило основную идею Linux и стало вкладывать свои усилия в развитие проекта.

Довольно часто к операционной системе Linux относят программы, которые дополняют эту OС, и прикладные программы, которые делают её полноценной многофункциональной операционной средой.

Достоинства:

Бесплатность. Установив Linux, вы получите набор из тысяч бесплатных программ. Хоть они и не столь привычны как Windows-программы, но абсолютно функциональны.

Надёжность. Корректная работа аппаратной части ПК, позволит Linux работать годы без перезагрузки и зависаний. А кнопка Reset вообще никогда не понадобится.

Безопасность. В Linux практически нет вирусов. Само построение операционной системы исключает работу вредоносных программ.

Открытый исходный код. Это даёт возможность использовать и модифицировать код по своему желанию. Можно в любой момент исправить какие-нибудь ошибки или недочёты системы, а также расширить её функциональность, путём написания дополнений или программ, работающих под её управлением.

На данный момент вокруг ОС Linux сформировалось огромное сообщество программистов, которые постоянно совершенствуют систему. Они разрабатывают новые версии и разновидности данной ОС, пишут самые разнообразные программы, работающие под Linux.

Разбор решения заданий тренировочного модуля.

№1.Тип задания: подстановка элементов в пропуски в таблице.

Предложите имена известных вам программ, открывающие файлы со следующими расширениями:

Решение:

Расширение doc имеют только текстовые редакторы, например, MSWord; расширение bmp у графических редакторов, например, Paint. Программы-архиваторы имеют расширение zip, поэтому можно выбрать, например, программу WinZip, ну, а расширение txt есть только у программы Блокнот.

Ответ:

№2. Тип задания: единичный выбор.

Компьютерный вирус 1 заполняет 1 Гб за один месяц, вирус 2 – за два месяца, вирус 3 заполняет 1 Гб за три месяца, а вирус 4 – за шесть месяцев. На компьютере обнаружили сразу все четыре вируса. Сколько гигабайтов они заполнят за один месяц?

Решение:

1 – 1 Гб/мес,

2 – 1/2 Гб/мес,

3 – 1/3 Гб/мес,

4 – 1/6 Гб/мес.

За месяц все вирусы одновременно заполнят 1+1/2+1/3+1/6 = 12/6 = 2 (Гб).

Ответ: 2 Гб.

Урок 7. программное обеспечение (по) компьютеров и компьютерных систем - Информатика - 10 класс

Информатика, 10 класс. Урок № 7.

Тема урока — Программное обеспечение (ПО) компьютеров и компьютерных систем

Урок посвящен теме «Программное обеспечение (ПО) компьютеров и компьютерных систем». В ходе урока школьники научатся классифицировать программное обеспечение, определять основные характеристики операционной системы, характеризовать имеющееся в распоряжении прикладное программное обеспечение, осуществлять основные операции с файлами и папками.

Ключевые слова:

— программное обеспечение (ПО),

— системное ПО,

— прикладное ПО,

— системы программирования,

— операционная система,

— файл,

— каталог (папка),

— файловая система и структура,

— путь к файлу,

— полное имя файла,

— маска имен файлов.

Учебник: Информатика. 10 класс: учебник / Л. Л. Босова, А. Ю. Босова. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2016. — 288 с.

Изучая компьютер, у нас возникают вопросы: что самое важное в компьютере и что заставляет компьютер работать? Может процессор или Bios, а может оперативная память?

Мы с вами уже знаем, что компьютер это универсальное устройство для хранения, преобразования и передачи информации. Но сам компьютер не способен мыслить самостоятельно, как человек. Его надо научить — значит построить работу компьютера по инструкции, в которой указано, что надо делать. Такая инструкция должна содержать строгую последовательность команд на языке, понятном компьютеру. Каждая команда должна сообщать компьютеру, как надо обрабатывать данные для получения желаемого результата. Такая инструкция называется программой. Получается, что компьютер состоит из двух основных частей:

1. Аппаратные средства (hardware) — это технические устройства.
2. Программное обеспечение (software) — это программы (команды, записанные последовательно).

Совокупность всех программ, предназначенных для выполнения на компьютере, называют программным обеспечением (ПО) компьютера.

На уроке мы с вами узнаем:

— как классифицировать программное обеспечение;

— как определять основные характеристики операционной системы;

— как характеризовать имеющееся в распоряжении прикладное программное обеспечение.

И научимся осуществлять основные операции с файлами и папками.

Сфера применения конкретного компьютера определяется как его техническими характеристиками, таки установленными на нем ПО.

ПО современных компьютеров насчитывает тысячи программ.

Тем не менее, все ПО можно разделить на три группы:

1. Системное ПО
2. Прикладное ПО
3. Системы программирования

Системное программное обеспечение предназначено, прежде всего, для обслуживания самого компьютера, для управления работы его устройства. Включает в себя операционную систему и сервисные программы.

Операционная система — комплекс программ, обеспечивающих согласованное функционирование всех устройств компьютера и предоставляющих пользователю доступ к ресурсам компьютера.

В настоящее время наиболее распространёнными ОС для персональных компьютеров являются Windows, Mac Os, Linux. Для смартфонов, планшетов и других мобильных устройств — Android, iOS, Windows Phone.

Рассмотрим основные функции, выполняемые ОС современного компьютера.

Управление устройствами

Для обеспечения согласованного функционирования аппаратного обеспечения компьютера в состав ОС входят драйверы — специальные программы, управляющие работой подключенных к компьютеру внешних устройств.

Управление процессами

Программу, выполняемую на компьютере в текущий момент, принято называть процессом. Даже когда мы просто ищем информацию в сети Интернет, компьютер производит незаметные для нас операции по контролю за состоянием устройств, по защите от вирусов и т. д.

Современные ОС, планируя работы и распределяя ресурсы, обеспечивают возможность параллельной обработки нескольких процессов. Это свойство ОС называется многозадачностью.

Пользовательский интерфейс

Современные операционные системы обеспечивают диалог пользователя с компьютером на базе графического интерфейса.

Работа с файлами

За организацию хранения информации и обеспечения доступа к ней отвечает подсистема ОС, называемая файловой системой.

К сервисным программам (утилитам) относят различные программы, выполняющие дополнительные услуги системного характера:

— Обслуживание дисков и диагностика компьютера:

- проверка диска,

- восстановление диска,

- очистка диска.

— Архивирование файлов:

- сжатие программ и данных.

— Защита от вирусов:

- обнаружение компьютерных вирусов и средства «лечения».

Многие программы сжатия данных построены на основе алгоритма Хаффмана.

1. Считать все входные данные и подсчитать частоты встречаемости всех символов.
2. Частоты встречаемости символов выписать в ряд — это вершины будущего графа (дерева).
3. Выбрать две вершины с наименьшими весами и объединить их — создать новую вершину, от которой провести рёбра к выбранным вершинам с наименьшими весами, а вес новой вершины задать равным сумме их весов. Расставить на рёбрах графа числа 0 и 1 (на верхнем ребре — 0, а на нижнем — 1). Чтобы выбранные вершины больше не просматривались, стереть их веса.
4. Продолжить объединение вершин, каждый раз выбирая пару с наименьшими весами, до тех пор, пока не останется одна вершина — корень дерева. Вес этой вершины будет равен длине сжимаемого массива.
5. Создать кодовую таблицу. Для определения двоичного кода каждой конкретной буквы необходимо пройти от корня до этой вершины, выписывая 0 и 1, встречающиеся на маршруте.
6. Сгенерировать сжатый массив данных, для чего надо снова прочесть входные данные и каждый символ заменить соответствующим ему кодом.

Задание

Сжать с помощью алгоритма Хаффмана фразу:

VENI, VIDI, VICI

Решение:

Частота встречаемости символов

Частоты встречаемости символов выписать в ряд — это будут вершины будущего графа (дерева). В центре лучше расположить символ с наибольшим весом. Выбрать две вершины с наименьшими весами и объединить их — создать новую вершину, вес которой задать равным сумме весов двух предыдущих вершин. Расставить на рёбрах графа числа «0» и «1» (например, на верхнем ребре — «0», а на нижнем — «1»). Чтобы выбранные вершины больше не просматривались, стереть их веса. Продолжить объединение вершин, каждый раз выбирая пару с наименьшими весами, до тех пор, пока не останется одна вершина — корень дерева. Вес этой вершины будет равен длине сжимаемого массива.

Создать кодовую таблицу. Для определения двоичного кода каждой буквы надо пройти от корня до этой вершины, выписывая «0» и «1», встречающиеся на маршруте.

Вход:

VENI, VIDI, VICI

Выход:

01111011111000100001101
101100010000110110010

Исходный текст состоит из 16 символов, т. е. его длина в несжатом виде будет равна 16 байт или 128 бит. Код сжатого текста будет занимать 44 бита. Получаем коэффициент сжатия, равный 128/44 ≈ 2,9.

Комплекс программных средств, предназначенных для разработки новых программ, называют системой программирования или интегрированной средой разработки.

Рассмотрим основные компоненты, входящие в состав большинства систем программирования.

Специализированный текстовый редактор — позволяет программисту набрать и отредактировать текст программы на языке программирования высокого уровня. Трансляторы — специальные программы для перевода программы, написанной на языке высокого уровня, в машинные коды; существует два типа трансляторов: интерпретаторы и компиляторы. Интерпретаторы — обрабатывают и исполняют команды программы последовательно, от оператора к оператору, при каждом запуске программы она заново переводится в машинные коды. Компиляторы — обрабатывают весь текст программы, преобразовывая его в машинный код и строя исполняемый файл, готовый к запуску; после этого ни текст программы, ни компилятор не нужны.

Библиотеки стандартных подпрограмм — позволяют вызывать стандартные процедуры из вновь разрабатываемой программы. Компоновщик — собирает разные части (модули) создаваемой программы и используемые в ней стандартные подпрограммы в единый исполняемый файл.

Отладчик — позволяет управлять процессом исполнения программы, определять место и вид ошибок в программе, наблюдать за изменением значений переменных и выражений.

Программы, с помощью которых пользователь может работать с разными видами информации, не прибегая к программированию, принято называть прикладными программами или приложениями. Можно выделить приложения общего и специального назначения. Приложения общего назначения требуются практически каждому пользователю для работы с разными видами информации. К ним относятся: текстовые редакторы и процессоры; графические редакторы и пакеты компьютерной графики; табличные процессоры; редакторы презентаций, аудио и видеоредакторы; системы управления базами данных; браузеры; почтовые программы и др. Как правило, пользователь, приобретая компьютер, устанавливает на нём так называемый офисный пакет программ, включающий основные приложения общего назначения. Наибольшее распространение получили такие офисные пакеты, как Microsoft Office и Open Office. С любого компьютера, имеющего выход в Интернет, может быть доступен онлайн-офис, независимо от того, какую операционную систему этот компьютер использует. Онлайн-офис — это набор веб-сервисов, включающий в себя все основные компоненты традиционных офисных пакетов: текстовый редактор, электронные таблицы, редактор презентаций и др. Самый известный онлайн-офис — Google Docs.

Приложения специального назначения предназначены для профессионального применения квалифицированными пользователями в различных сферах деятельности. Это:

— настольные издательские системы,

— бухгалтерские программы,

— системы автоматизированного проектирования (САПР),

— программы компьютерного моделирования,

— математические пакеты,

— геоинформационные системы (ГИС), системы автоматического перевода и другие программы.

Когда мы рассматривали основные функции, выполняемые ОС современного компьютера, то сказали о файловой системе. Давайте разберем подробнее эту функцию.

Из курса основной школы вам известно, что файл — это поименованная совокупность данных определённого размера, размещаемая на внешних устройствах (носителях информации) и рассматриваемая в процессе обработки как единое целое. Файл характеризуется набором параметров (имя, размер, дата создания, дата последней модификации) и атрибутами, используемыми операционной системой для его обработки (архивный, системный, скрытый, только для чтения). Размер файла выражается в байтах. На каждом компьютерном носителе информации может храниться большое количество файлов. Для удобства поиска информации файлы по определённым признакам объединяют в группы, называемые каталогами или папками.

Каталог (папка) — это поименованная совокупность файлов и подкаталогов (вложенных каталогов).

Правила построения имён файлов и папок (каталогов) зависит от ОС. В операционной системе Windows:

1. Допускается использование имён, длиной до 255 символов.
2. Можно использовать прописные и строчные буквы латинского и национальных алфавитов, цифры, пробелы и некоторые символы.
3. Нельзя использовать символы: \ / : * ? “ < > |.
4. Не различаются прописные и строчные буквы в имени.

ОС Linux отличается тем, что различаются прописные и строчные буквы в имени, нельзя использовать символ \, а символы / : * ? “ < > | следует использовать с осторожностью, так как некоторые из них могут иметь специальный смысл, а также из соображений совместимости с другими ОС. Имя файла состоит из собственного имени (даем его мы) и расширения. Расширения файлам, как правило, даются автоматически программами, в которых они создаются; существует ряд стандартных расширений, по которым можно узнать тип файла и программу, в которой их можно открыть. Файловая система — часть операционной системы, определяющая способ организации, хранения и именования данных на носителе информации.

Файловые системы решают следующие задачи:

— определяют правила построения имён файлов и каталогов,

— поддерживают программный интерфейс работы с файлами для приложений,

— определяют порядок размещения файлов на диске,

— обеспечивают защиту данных в случае сбоев и ошибок,

— обеспечивают установку прав доступа к данным для каждого конкретного пользователя,

— обеспечивают совместную работу с файлами.

В операционных системах Windows распространены две файловые системы: FAT32 и NTFS. В ОС Linux применяются ext2fs и ext3fs.

Файлы хранятся на дисках, которые именуются, начиная с латинской буквы С. Файл, представляемый нами как единое целое, на самом деле может быть разбросан «кусочками» по всему диску. Минимальный размер такого «кусочка» (кластера, блока) — от 512 байт до 64 Кбайт в зависимости от используемой файловой системы. При размещении на диске каждому файлу отводится целое число кластеров.

Защита данных во время сбоев, ошибок

Эта функция обеспечивается за счёт журналирования, суть которого состоит в следующем:

1. Перед началом выполнения операций с файлами ОС записывает (сохраняет) список действий, которые она будет проводить с файловой системой; эти записи хранятся в отдельной части файловой системы, называемой журналом.
2. Как только изменения файловой системы внесены в журнал, она применяет эти изменения к файлам, после чего удаляет эти записи из журнала.
3. Если во время выполнения операций с файлами произошёл сбой, то по записям в журнале можно определить пострадавшие файлы и восстановить их.

Совокупность файлов на диске и взаимосвязей между ними называют файловой структурой диска. Первоначально файловые системы поддерживали только одноуровневые файловые структуры: все файлы хранились в одном каталоге. Для хранения большого количества файлов используются иерархические (многоуровневые) файловые структуры: файлы группируются в каталоги, каталоги могут группироваться в каталоги более высокого уровня. Графическое изображение иерархической файловой структуры называется деревом. Чтобы обратиться к нужному файлу, хранящемуся на некотором диске, можно указать путь (адрес каталога) — набор символов, показывающий расположение файла в файловой системе. Полное имя файла — запись пути к файлу, завершаемая именем файла. Сначала записывают диск, затем все папки, в которых он находится, разделяя их символом «\» и после записывают файл. Современные операционные системы имеют специальные инструменты, позволяющие достаточно быстро находить нужные файлы даже в том случае, когда точно не известно их расположение. Для поиска файла можно воспользоваться маской имени файла. Маска — это обозначение для группы файлов.

Используют два символа:

— Символ «?» (вопросительный знак) означает, что на его месте в имени файла должен быть ровно один произвольный (из допустимых) символ.

— Символ «*» (звёздочка) означает, что на его месте в имени файла может быть последовательность любых допустимых символов произвольной длины, в том числе и пустая последовательность.

Давайте рассмотрим пример: Какие файлы будут найдены по маске?

*.* — все файлы;

?????.doc — файлы имеют пять символов в собственном имени и с расширением .doc;

*.jpg — любое собственное имя с расширением jpg;

doc*.* — имя обязательно начинается на doc, но дальше могут стоять любое количество символов и расширение любое.

Давайте рассмотрим задачу

В каталоге находятся 6 файлов:

motors.dat
torsten.docx

motors.doc

victoria.docx

storch.doc

x_torero.doc

Определите, по какой из перечисленных масок из этих 6 файлов будет отобрана указанная группа файлов:

motors.doc

storch.doc

victoria.docx
x_torero.doc

1. *tor?*.d* 2) ?tor*.doc 3) *?tor?*.do* 4) *tor?.doc*

Решение: Выясним, какие группы файлов позволит выбрать каждая из масок. Результаты анализа представим в таблице:

Если файл соответствует маске, то в ячейке, находящейся на пересечении строки с именем файла и столбца с именем маски, будем ставить «+», иначе — «–». В столбце искомой маски, знаки «+» должны соответствовать отобранным файлам, знаки «–» — всем прочим. Анализируя маску *tor?*.d*, ставим знак «+» в ячейку, соответствующую файлу motors.dat. Данная маска позволяет отобрать файл, который не входит в интересующую нас группу, следовательно, она не может обеспечить отбор нужных файлов. Дальнейшее рассмотрение этой маски можно прекратить. Маска ?tor*.doc не позволит отобрать файл motors.dat, но она же не позволит отобрать и подлежащий отбору файл motors.doc. Следовательно, дальнейшее рассмотрение этой маски можно прекратить. Маска *?tor?*.do* позволяет отобрать только те файлы, которые нам нужны. Её можно использовать для решения задачи. Но, возможно, задача имеет не одно решение. Проверяем маску *tor?.doc*. Она не позволит нам отобрать файл storch.doc. Итак, решением задачи может быть только третья маска *?tor?*.do*

Итак, сегодня вы узнали про программное обеспечение (ПО). Оно бывает: системное (работает системный администратор), системы программирования (работают программисты), прикладное (работают все пользователи). Узнали, что системное ПО разделяется на операционную систему и сервисные программы (утилиты). Основные компоненты операционной системы — это управление устройствами, управление процессами, пользовательский интерфейс и работа с файлами. Для работы с файлами есть файловые системы. Программы, с помощью которых пользователь может работать с разными видами информации, не прибегая к программированию, принято называть прикладными программами (приложениями). Приложения общего назначения требуются практически всем. Приложения специального назначения предназначены для профессионального применения квалифицированными пользователями.

Тренировочный модуль.

1 задание

Соедините стрелками. Укажите, в какой программе создан файл.

Проверь себя:

2 задание

Реши кроссворд «Программное обеспечение».

1. Программы, с помощью которых пользователь может работать с разными видами информации, не прибегая к программированию.
2. Специальная программа для подключения внешних устройств.
3. Важный этап в разработке новой программы.
4. Файл с расширением bmp — это …
5. Прикладное ПО для просмотра веб-страниц.
6. Поименованная совокупность данных определённого размера, размещаемая на внешних устройствах.
7. Человек, создающий новые программы.
8. ПО, которое обеспечивает согласованную работу всех узлов компьютера.
9. Какая файловая структура применяется в современных компьютерах?
10. Программа, которая преобразует исходные тексты программ в машинный код.
11. Минимальный элемент информации на жестком диске.

Проверь себя:

3 задание

Определите, какое из указанных имен файлов удовлетворяет маске:

?ba*r.?xt

1. bar.txt
2. obar.txt
3. obar.xt
4. barr.txt

Решение: первый и четвёртый варианты ответа отпадают, поскольку в них нет ни одного символа перед слогом «ba». Третий вариант отпадает из-за того, что между точкой и «xt» нет ни одного символа. Остаётся второй вариант, он полностью соответствует маске: первому слева знаку вопроса сопоставляется «о», звёздочке — пустая последовательность, второму знаку вопроса — «t». Ответ: 2.

тест "Состав персонального компьютера, операционная система" | Тест по информатике и икт (10 класс) на тему:

Тест по теме: "Состав ПК. Операционная система компьютера"

 1. Компьютер это -  

1. электронное вычислительное устройство для обработки чисел;
2. устройство для хранения, обработки и передачи информации любого вида;
3. многофункциональное электронное устройство для работы с информацией;
4. устройство для обработки аналоговых сигналов.

2.Что входит в состав  персонального компьютера?

       1. процессор, монитор, клавиатура, мышь;

       2. процессор, оперативная память, монитор, клавиатура

       3. винчестер, монитор, мышь;

       4. системный блок, монитор, клавиатура, мышь;

3. Для постоянного хранения информации служит:

1. оперативная память;
2. процессор;
3. накопители на гибких и магнитных дисках;
4. дисковод.

4.Назовите устройство, которое характеризуется быстродействием и разрядностью.

     1. оперативная память;

     2. процессор;

     3. ПЗУ;

     4. видеокарта.

5. Хранение информации на внешних носителях отличается от хранения информации в оперативной памяти:

1. тем, что на внешних носителях информация может хранится после отключения питания компьютера;
2. объемом хранения информации;
3. возможность защиты информации;
4. способами доступа к хранимой информации.

6.К внутренней памяти не относятся:

1. ОЗУ

2. ПЗУ

3. Жесткий диск

 4. Кэш-память

7. При отключении компьютера информация стирается:

1. из оперативной памяти;
2. из ПЗУ;
3. на магнитном диске;
4. на компакт-диске.

8.Персональный компьютер не будет функционировать, если отключить:

1. дисковод;

2. оперативную память;

3. мышь;

4. принтер.

9.Для ввода информации предназначено устройство....

   1. процессор;

   2. ПЗУ;

   3. клавиатура;

   4. принтер.

10. Для печати на бумаге чертежей используется:

1. принтер;
2. плоттер;
3. сканер;
4. модем;
5. монитор.

11.Сканер относится к устройству:

    1.вывода информации

    2.ввода информации

    3. хранения информации

    4. обработки информации

12. Манипулятор "мышь" - это устройство:

1. ввода информации;
2. модуляции и демодуляции;
3. считывание информации;
4. для подключения принтера к компьютеру.

13. Операционная система это - 

1. совокупность основных устройств компьютера;
2. система программирования на языке низкого уровня;
3. программная среда, определяющая интерфейс пользователя;
4. совокупность программ, обеспечивающих взаимодействие аппаратных и программных частей компьютера между собой
5. программ для уничтожения компьютерных вирусов.

14. Программы, управляющие устройствами компьютера называются:

1. загрузчиками;
2. драйверами;
3. трансляторами;
4. интерпретаторами;

15.Оболочка, с помощью которой пользователь общается с компьютером, называется:

     1. ядро

     2. драйверы

     3. интерфейс

     4. командный процессор

   16. На панели задач находятся:

       1. кнопки свернутых программ;

       2. только ярлыки;

       3. кнопка Пуск;

       4. кнопка Пуск, кнопки открытых окон, индикаторы, часы

17. Что не является элементом интерфейса Windows?

     1. рабочий стол

     2. панель задач

     3. значки

     4. процессор

     5. ярлыки

18. Какое действие нельзя выполнить с объектом операционной системы Windows?

1. создать

2. открыть

3. переместить

4. копировать

5. порвать

19. Что в операционной системе позволяет обслуживать диски (проверять, сжимать, дефрагментировать):

      1.сервисные программы(утилиты)

      2.командный процессор

      3. справочная система

20. Что в операционной системе предназначено для получения информации о функционировании операционой системы

      1.сервисные программы(утилиты)

      2.командный процессор

      3. справочная система

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

Компьютер - это машина, которая принимает данные как входные, обрабатывает эти данные с помощью программ и выводит обработанные данные как информацию. Многие компьютеры могут хранить и извлекать информацию с помощью жестких дисков. Компьютеры могут быть соединены вместе в сети, что позволяет подключенным компьютерам общаться друг с другом.

Двумя основными характеристиками компьютера являются: он реагирует на конкретный набор инструкций четко определенным образом и может выполнять предварительно записанный список инструкций, вызывающих программу.В компьютере четыре основных этапа обработки: ввод, хранение, вывод и обработка.

Современные компьютеры могут выполнять миллиарды вычислений в секунду. Возможность выполнять вычисления много раз в секунду позволяет современным компьютерам выполнять несколько задач одновременно, что означает, что они могут выполнять множество различных задач одновременно. Компьютеры выполняют множество различных задач, где автоматизация полезна. Некоторые примеры - управление светофорами, транспортными средствами, системами безопасности, стиральными машинами и цифровыми телевизорами.

Компьютеры могут быть сконструированы так, чтобы делать с информацией практически все, что угодно. Компьютеры используются для управления большими и маленькими машинами, которые в прошлом управлялись людьми. Большинство людей использовали персональный компьютер дома или на работе. Они используются для таких вещей, как расчет, прослушивание музыки, чтение статьи, письмо и т. Д.

Современные компьютеры - это электронное компьютерное оборудование. Они очень быстро выполняют математическую арифметику, но компьютеры на самом деле не «думают». Они следуют только инструкциям своего программного обеспечения.Программное обеспечение использует оборудование, когда пользователь дает ему инструкции, и дает полезный результат.

Люди управляют компьютерами с помощью пользовательских интерфейсов. К устройствам ввода относятся клавиатуры, компьютерные мыши, кнопки и сенсорные экраны. Некоторыми компьютерами также можно управлять с помощью голосовых команд, жестов рук или даже сигналов мозга через электроды, имплантированные в мозг или вдоль нервов.

Компьютерные программы разрабатываются или пишутся компьютерными программистами. Некоторые программисты пишут программы на собственном языке компьютера, называемом машинным кодом.Большинство программ написано с использованием таких языков программирования, как C, C ++, Java. Эти языки программирования больше похожи на язык, на котором говорят и пишут каждый день. Компилятор переводит инструкции пользователя в двоичный код (машинный код), который компьютер поймет и сделает то, что необходимо.

Автоматизация [изменить | изменить источник]

У большинства людей проблемы с математикой. Чтобы показать это, попробуйте набрать в голове 584 × 3220. Все шаги запомнить сложно! Люди создали инструменты, которые помогали им вспомнить, где они находились в математической задаче.Другая проблема, с которой сталкиваются люди, заключается в том, что им приходится решать одну и ту же проблему снова и снова. Кассирша должна была каждый день вносить сдачу в уме или с помощью бумажки. Это заняло много времени и допустило ошибки. Итак, люди создали калькуляторы, которые делали одно и то же снова и снова. Эта часть компьютерной истории называется «историей автоматизированных вычислений», что является причудливым выражением для «истории машин», благодаря которым мне легко решать одну и ту же математическую задачу снова и снова, не делая ошибок."

Счеты, логарифмическая линейка, астролябия и антикиферский механизм (датируемый примерно 150–100 гг. До н.э.) являются примерами автоматических вычислительных машин.

Программирование [изменить | изменить источник]

Людям не нужна машина, которая будет делать одно и то же снова и снова. Например, музыкальная шкатулка - это устройство, которое воспроизводит одну и ту же музыку снова и снова. Некоторые люди хотели научить свою машину делать разные вещи. Например, они хотели сказать музыкальной шкатулке, чтобы она каждый раз играла разную музыку.Они хотели иметь возможность программировать музыкальную шкатулку, чтобы музыкальная шкатулка воспроизводила разную музыку. Эта часть компьютерной истории называется «историей программируемых машин», что является причудливым выражением «История машин, которым я могу приказать делать разные вещи, если я знаю, как говорить на их языке».

Один из первых таких примеров был построен героем Александрии (ок. 10–70 нашей эры). Он построил механический театр, который разыгрывал пьесу продолжительностью 10 минут и управлялся сложной системой веревок и барабанов.Эти веревки и барабаны были языком машины - они рассказывали, что машина делает и когда. Некоторые утверждают, что это первая программируемая машина. ^[1]

Историки расходятся во мнении относительно того, какие ранние машины были «компьютерами». Многие говорят, что «замковые часы», астрономические часы, изобретенные Аль-Джазари в 1206 году, являются первым известным программируемым аналоговым компьютером. ^{[2] [3]} Продолжительность дня и ночи можно регулировать каждый день, чтобы учесть изменение продолжительности дня и ночи в течение года. ^[4] Некоторые считают эту ежедневную настройку компьютерным программированием.

Другие говорят, что первый компьютер создал Чарльз Бэббидж. ^[4] Ада Лавлейс считается первым программистом. ^{[5] [6] [7]}

Эра вычислительной техники [изменить | изменить источник]

В конце средневековья люди начали думать, что математика и инженерия были важнее. В 1623 году Вильгельм Шикард создал механический калькулятор. Другие европейцы сделали больше калькуляторов после него.Это не были современные компьютеры, потому что они могли только складывать, вычитать и умножать - вы не могли изменить то, что они делали, чтобы заставить их делать что-то вроде игры в тетрис. Из-за этого мы говорим, что они не были программируемыми. Теперь инженеры используют компьютеры для проектирования и планирования.

В 1801 году Жозеф Мари Жаккард использовал перфокарты, чтобы указать своему ткацкому станку, какой узор ткать. Он мог использовать перфокарты, чтобы указывать ткацкому станку, что ему делать, и он мог менять перфокарты, что означало, что он мог запрограммировать ткацкий станок на плетение нужного ему рисунка.Это означает, что ткацкий станок можно было программировать. В конце 1800-х годов Герман Холлерит изобрел запись данных на носитель, который затем мог быть прочитан машиной, разработав технологию обработки данных перфокарт для переписи населения США 1890 года. Его счетные машины считывают и обобщают данные, хранящиеся на перфокартах, и они начали использоваться для правительственной и коммерческой обработки данных.

Чарльз Бэббидж хотел создать аналогичную машину, которая могла бы производить вычисления. Он назвал это «Аналитическая машина». ^[8] Поскольку у Бэббиджа не было достаточно денег, и он всегда менял свой проект, когда у него появлялась идея получше, он так и не построил свою аналитическую машину.

Со временем компьютеры стали использоваться все чаще. Людям быстро становится скучно повторять одно и то же снова и снова. Представьте, что вы тратите свою жизнь на то, чтобы записывать вещи на учетных карточках, хранить их, а затем снова искать их. В Бюро переписи населения США в 1890 году этим занимались сотни людей. Это было дорого, и отчеты требовали много времени. Затем инженер придумал, как заставить машины выполнять большую часть работы. Герман Холлерит изобрел машину для подсчета результатов, которая автоматически суммирует информацию, собранную бюро переписи населения.Его машины производила компания Computing Tabulating Recording Corporation (которая позже стала IBM). Они арендовали машины вместо того, чтобы продавать их. Производители машин уже давно помогают своим пользователям разбираться в них и ремонтировать их, и техническая поддержка CTR была особенно хорошей.

Благодаря машинам, подобным этой, были изобретены новые способы общения с этими машинами, и были изобретены новые типы машин, и, в конце концов, родился компьютер, каким мы его знаем.

Аналоговые и цифровые вычислительные машины [изменить | изменить источник]

В первой половине 20-го века ученые начали использовать компьютеры, в основном потому, что ученым приходилось разбираться в математике, и они хотели тратить больше времени на размышления о научных вопросах вместо того, чтобы часами складывать числа.Например, если им нужно было запустить ракету, им нужно было проделать много математических расчетов, чтобы убедиться, что ракета работает правильно. Итак, они собрали компьютеры. В этих аналоговых компьютерах использовались аналоговые схемы, что затрудняло их программирование. В 1930-х они изобрели цифровые компьютеры и вскоре упростили их программирование. Однако это не тот случай, поскольку было предпринято много последовательных попыток довести арифметическую логику до 13. Аналоговые компьютеры - это механические или электронные устройства, которые решают проблемы.Некоторые также используются для управления машинами.

Крупногабаритные компьютеры [изменить | изменить источник]

Ученые придумали, как создавать и использовать цифровые компьютеры в 1930-1940-х годах. Ученые создали множество цифровых компьютеров, и, когда они это сделали, они выяснили, как задавать им правильные вопросы, чтобы получить от них максимальную пользу. Вот несколько компьютеров, которые они построили:

• Электромеханические "станки Z" Конрада Цузе. Z3 (1941) была первой рабочей машиной, которая использовала двоичную арифметику. Двоичная арифметика означает использование «Да» и «Нет». складывать числа. Вы также можете запрограммировать это. В 1998 году было доказано, что Z3 завершен по Тьюрингу. Завершение по Тьюрингу означает, что этому конкретному компьютеру можно сказать все, что математически возможно сказать компьютеру. Это первый в мире современный компьютер.
• Непрограммируемый компьютер Атанасова – Берри (1941), который использовал электронные лампы для хранения ответов «да» и «нет», а также регенеративную конденсаторную память.
• The Harvard Mark I (1944), большой компьютер, на котором можно было программировать.
• Лаборатория баллистических исследований армии США ENIAC (1946), которая могла складывать числа, как это делают люди (с использованием чисел от 0 до 9), и иногда ее называют первым электронным компьютером общего назначения (поскольку Z3 Конрада Цузе 1941 года использовал электромагниты вместо электроники ).Однако сначала единственным способом перепрограммировать ENIAC было его перепрограммирование.

Несколько разработчиков ENIAC видели его проблемы. Они изобрели способ, позволяющий компьютеру запоминать то, что он ему сказал, и способ изменить то, что он запомнил. Это известно как «архитектура хранимых программ» или архитектура фон Неймана. Джон фон Нейман рассказал об этой конструкции в статье «Первый проект отчета по EDVAC », распространенной в 1945 году. Примерно в это же время стартовал ряд проектов по разработке компьютеров на основе архитектуры хранимых программ.Первый из них был завершен в Великобритании. Первой, где была продемонстрирована работа, была Manchester Small-Scale Experimental Machine (SSEM или «Baby»), в то время как EDSAC, завершенный через год после SSEM, был первым действительно полезным компьютером, который использовал сохраненный проект программы. Вскоре после этого машина, первоначально описанная в статье фон Неймана - EDVAC - была завершена, но не была готова в течение двух лет.

Практически все современные компьютеры используют архитектуру хранимых программ. Это стало основным понятием, определяющим современный компьютер.С 1940-х годов технологии, используемые для создания компьютеров, изменились, но многие современные компьютеры все еще используют архитектуру фон Неймана.

В 1950-х годах компьютеры строились в основном из электронных ламп. Транзисторы заменили электронные лампы в 1960-х, потому что они были меньше и дешевле. Им также требуется меньше энергии и они не ломаются так сильно, как электронные лампы. В 1970-х годах технологии были основаны на интегральных схемах. Микропроцессоры, такие как Intel 4004, сделали компьютеры меньше, дешевле, быстрее и надежнее.К 1980-м годам микроконтроллеры стали небольшими и достаточно дешевыми, чтобы заменить механические элементы управления в таких вещах, как стиральные машины. В 80-е годы также были домашние компьютеры и персональные компьютеры. С развитием Интернета персональные компьютеры становятся таким же обычным явлением в домашнем хозяйстве, как телевизор и телефон.

В 2005 году Nokia начала называть некоторые из своих мобильных телефонов (серии N) «мультимедийными компьютерами», а после выпуска Apple iPhone в 2007 году многие теперь начинают добавлять категорию смартфонов к «настоящим» компьютерам.В 2008 году, если смартфоны включены в число компьютеров в мире, крупнейшим производителем компьютеров по количеству проданных единиц уже была не Hewlett-Packard, а Nokia. ^[9]

Есть много типов компьютеров. Некоторые включают:

1. персональный компьютер
2. рабочая станция
3. базовый блок
4. сервер
5. миникомпьютер
6. суперкомпьютер
7. встроенная система
8. планшетный компьютер

«Настольный компьютер» - это небольшой компьютер с экраном (который не является частью компьютера).Большинство людей хранят их на столе, поэтому их называют «настольными компьютерами». «Портативные компьютеры» - это компьютеры, достаточно маленькие, чтобы поместиться у вас на коленях. Это позволяет легко носить их с собой. И ноутбуки, и настольные компьютеры называются персональными компьютерами, потому что один человек одновременно использует их для таких вещей, как воспроизведение музыки, просмотр веб-страниц или видеоигры.

Есть компьютеры большего размера, которыми могут пользоваться одновременно многие люди. Они называются «мэйнфреймы», и эти компьютеры делают все, что заставляет работать такие вещи, как Интернет.Вы можете думать о персональном компьютере так: персональный компьютер подобен вашей коже: вы можете видеть его, другие люди могут видеть его, а через вашу кожу вы чувствуете ветер, воду, воздух и остальной мир. Мэйнфрейм больше похож на ваши внутренние органы: вы их никогда не видите и даже не думаете о них, но если они вдруг пропадут, у вас возникнут очень большие проблемы.

Встроенный компьютер, также называемый встроенной системой, - это компьютер, который делает одно и только одно, и обычно делает это очень хорошо.Например, будильник - это встроенный компьютер: он показывает время. В отличие от вашего персонального компьютера, вы не можете использовать свои часы для игры в тетрис. Из-за этого мы говорим, что встроенные компьютеры нельзя программировать, потому что вы не можете установить больше программ на свои часы. Некоторые мобильные телефоны, банкоматы, микроволновые печи, проигрыватели компакт-дисков и автомобили работают со встроенными компьютерами.

ПК "все в одном" [изменить | изменить источник]

Универсальные компьютеры - это настольные компьютеры, в которых все внутренние механизмы компьютера находятся в том же корпусе, что и монитор.Apple сделала несколько популярных примеров компьютеров «все в одном», таких как оригинальный Macintosh середины 1980-х годов и iMac конца 1990-х и 2000-х годов.

• Обработка текста
• Таблицы
• Презентации
• Редактирование фотографий
• Электронная почта
• Монтаж / рендеринг / кодирование видео
• Аудиозапись
• Управление системой
• Разработка веб-сайтов
• Разработка программного обеспечения

Компьютеры хранят данные и инструкции в виде чисел, потому что компьютеры могут работать с числами очень быстро.Эти данные хранятся в виде двоичных символов (1 и 0). Символ 1 или 0, хранящийся в компьютере, называется битом, который происходит от двоичной цифры слова. Компьютеры могут использовать вместе множество битов для представления инструкций и данных, которые используются этими инструкциями. Список инструкций называется программой и хранится на жестком диске компьютера. Компьютеры работают с программой, используя центральный процессор, и они используют быструю память, называемую ОЗУ, также известную как (память с произвольным доступом), в качестве пространства для хранения инструкций и данных, пока они это делают.Когда компьютер хочет сохранить результаты программы на потом, он использует жесткий диск, потому что вещи, хранящиеся на жестком диске, все еще могут быть запомнены после выключения компьютера.

Операционная система сообщает компьютеру, как понимать, какие задания он должен выполнять, как выполнять эти задания и как сообщать людям результаты. Миллионы компьютеров могут использовать одну и ту же операционную систему, в то время как каждый компьютер может иметь свои собственные прикладные программы, которые делают то, что нужно его пользователю. Использование одних и тех же операционных систем позволяет легко научиться использовать компьютеры для новых целей.Пользователь, которому нужно использовать компьютер для чего-то другого, может узнать, как использовать новую прикладную программу. Некоторые операционные системы могут иметь простые командные строки или полностью удобный графический интерфейс.

Одна из самых важных задач, которые компьютеры выполняют для людей, - это помощь в общении. Коммуникация - это то, как люди делятся информацией. Компьютеры помогли людям продвинуться вперед в науке, медицине, бизнесе и обучении, потому что они позволяют экспертам из любой точки мира работать друг с другом и обмениваться информацией.Они также позволяют другим людям общаться друг с другом, выполнять свою работу практически где угодно, узнавать практически обо всем или делиться друг с другом своим мнением. Интернет - это то, что позволяет людям общаться между своими компьютерами.

Компьютер теперь почти всегда является электронным устройством. Обычно он содержит материалы, которые при утилизации превращаются в электронные отходы. Когда в некоторых местах покупается новый компьютер, законы требуют, чтобы стоимость его утилизации была оплачена.Это называется управлением продуктом.

Компьютеры могут быстро устареть, в зависимости от того, какие программы использует пользователь. Очень часто их выбрасывают в течение двух-трех лет, потому что для некоторых новых программ требуется более мощный компьютер. Это усугубляет проблему, поэтому утилизация компьютеров происходит часто. Многие проекты пытаются отправить работающие компьютеры в развивающиеся страны, чтобы их можно было использовать повторно и не тратить так быстро, поскольку большинству людей не нужно запускать новые программы. Некоторые компоненты компьютера, например жесткие диски, могут легко сломаться.Когда эти части попадают на свалку, они могут попадать в грунтовые воды ядовитые химические вещества, такие как свинец. Жесткие диски также могут содержать секретную информацию, например, номера кредитных карт. Если жесткий диск не стереть перед тем, как выбросить, злоумышленник может получить информацию с жесткого диска, даже если диск не работает, и использовать его для кражи денег с банковского счета предыдущего владельца.

Компьютеры бывают разных форм, но большинство из них имеют общий дизайн.

• Все компьютеры имеют центральный процессор.
• Все компьютеры имеют своего рода шину данных, которая позволяет им получать или выводить данные в среду.
• Все компьютеры имеют тот или иной вид памяти. Обычно это микросхемы (интегральные схемы), которые могут хранить информацию.
• Многие компьютеры имеют какие-то датчики, которые позволяют им получать данные из окружающей среды.
• Многие компьютеры имеют какое-либо устройство отображения, которое позволяет им отображать выходные данные. К ним также могут быть подключены другие периферийные устройства.

Компьютер состоит из нескольких основных частей.Если сравнить компьютер с человеческим телом, центральный процессор похож на мозг. Он делает большую часть мышления и сообщает остальному компьютеру, как работать. Процессор находится на материнской плате, которая похожа на скелет. Он обеспечивает основу для других частей и несет нервы, соединяющие их друг с другом и с ЦП. Материнская плата подключена к источнику питания, который обеспечивает электричеством весь компьютер. Различные приводы (привод компакт-дисков, дисковод для гибких дисков и на многих новых компьютерах USB-накопитель) действуют как глаза, уши и пальцы и позволяют компьютеру читать различные типы хранилищ точно так же, как человек может читать разные виды книг.Жесткий диск похож на человеческую память и отслеживает все данные, хранящиеся на компьютере. У большинства компьютеров есть звуковая карта или другой способ воспроизведения звука, который похож на голосовые связки или голосовой ящик. К звуковой карте подключены динамики, похожие на рот, из которых выходит звук. Компьютеры также могут иметь графическую карту, которая помогает компьютеру создавать визуальные эффекты, такие как трехмерное окружение или более реалистичные цвета, а более мощные графические карты могут создавать более реалистичные или более сложные изображения, как это может сделать хорошо обученный художник. .

1. ↑ «Цапля Александрийская».Проверено 15 января 2008.
2. ↑ Говард Р. Тернер (1997), Наука в средневековом исламе: иллюстрированное введение , стр. 184, Техасский университет Press, ISBN 0-292-78149-0
3. ↑ Дональд Рутледж Хилл, "Машиностроение на Средневековом Ближнем Востоке", Scientific American , май 1991 г., стр. 64-9 (сравните Дональд Рутледж Хилл, Машиностроение)
4. ↑ ^{4,0 4,1} Древние открытия, Эпизод 11: Древние роботы , History Channel, получено 6 сентября 2008 г.
5. ↑ Fuegi & Francis 2003, стр.16–26.
6. ↑ Филлипс, Ана Лена (2011). «Краудсорсинг гендерного равенства: День Ады Лавлейс и сопутствующий ему веб-сайт направлен на повышение роли женщин в науке и технологиях». Американский ученый . 99 (6): 463.
7. ↑ «Ада Лавлейс удостоена чести Google Doodle», The Guardian , 10 декабря 2012 г., получено 10 декабря 2012 г. .
8. ↑ Не путайте аналитическую машину с разностной машиной Бэббиджа, которая была непрограммируемым механическим калькулятором.
9. ↑ Миллер, Мэтью. «В 2008 году Nokia была крупнейшим производителем компьютеров в мире». ZDNet . Проверено 18 июля 2020.

Примечания [изменение | изменить источник]

• ^a Кемпф, Кар (1961). " Историческая монография: Электронные компьютеры в артиллерийском корпусе ". Абердинский полигон (армия США).
• ^a Филлипс, Тони (2000). «Антикиферский механизм I».Американское математическое общество. Проверено 5 апреля 2006.
• ^a Шеннон, Клод Элвуд (1940). « Символьный анализ цепей реле и коммутации ». Массачусетский Технологический Институт.
• ^a Digital Equipment Corporation (1972). Руководство по процессору PDP-11/40 (PDF). Мейнард, Массачусетс: Корпорация цифрового оборудования.
• ^a Verma, G .; Мильке, Н.(1988). « Показатели надежности флэш-памяти на основе ETOX ». Международный симпозиум IEEE по физике надежности.
• ^a Меуэр, Ханс (13 ноября 2006 г.). «Архитектуры делятся во времени». Штромайер, Эрих; Саймон, Хорст; Донгарра, Джек. ТОП500. Проверено 27 ноября 2006.
• Стокс, Джон (2007). Внутри машины: иллюстрированное введение в микропроцессоры и компьютерную архитектуру . Сан-Франциско: Пресса без крахмала.ISBN 978-1-59327-104-6 .

Компьютерная система

КОМПОНЕНТЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ СИСТЕМЫ

• Компьютерное оборудование - Физические части / нематериальные части компьютера. например, устройства ввода, устройства вывода, центральный процессор и устройства хранения
• Компьютерное программное обеспечение - также известные как программы или приложения.Они подразделяются на два класса, а именно - системное программное обеспечение и прикладное программное обеспечение
.
• Liveware - - пользователь компьютера. Также квон как orgware или Humanware. Пользователь дает команду компьютерной системе выполнить инструкции.

Аппаратное обеспечение относится к физическому материальному компьютерному оборудованию и устройствам, которые обеспечивают поддержку основных функций, таких как ввод, обработка (внутреннее хранилище, вычисления и управление), вывод, вторичное хранилище (для данных и программ) , и общение.

КАТЕГОРИИ ОБОРУДОВАНИЯ (функциональные части)

Компьютерная система - это набор интегрированных устройств, которые вводят, выводят, обрабатывают и хранят данные и информацию. Компьютерные системы в настоящее время построены по крайней мере на одном устройстве цифровой обработки. В компьютерной системе есть пять основных аппаратных компонентов: устройства ввода, обработки, хранения, вывода и связи.

1. УСТРОЙСТВА ВВОДА

Устройства, используемые для ввода данных или инструкций в центральный процессор.Классифицируются по методу ввода данных.

a) КЛЮЧЕВЫЕ УСТРОЙСТВА
Используются ли устройства для ввода данных в компьютер с помощью набора клавиш, например клавиатуры, клавиши для сохранения и клавиатуры.

i) Клавиатура

Клавиатура (похожа на пишущую машинку) - основное устройство ввода компьютера. Он содержит три типа клавиш: буквенно-цифровые, специальные и функциональные. Алфавитно-цифровые клавиши используются для ввода всех букв, цифр и специальных символов, таких как $,%, @, A и т. Д. Специальные клавиши , такие как , , , , и т. Д., Используются для специальных функций. Функциональные клавиши , такие как , , и т. Д., Используются для подачи специальных команд в зависимости от используемого программного обеспечения, например, F5 перезагружает страницу интернет-браузера. Функции каждой клавиши можно понять только после работы на ПК. При нажатии любой клавиши выдается электронный сигнал. Этот сигнал обнаруживается кодировщиком клавиатуры, который отправляет в ЦП двоичный код, соответствующий нажатой клавише.Существует много типов клавиатур, но 101-клавишная клавиатура является самой популярной.

Как устроены ключи

Клавиши на клавиатуре можно разделить на несколько групп в зависимости от функции:

• Клавиши набора (буквенно-цифровые). Эти клавиши включают те же буквы, цифры, знаки препинания и символы, что и на традиционной пишущей машинке.
• Специальные (управляющие) клавиши. Эти клавиши используются отдельно или в сочетании с другими клавишами для выполнения определенных действий.Наиболее часто используемые клавиши управления - это CTRL, ALT, клавиша Windows и ESC.
• Функциональные клавиши. Функциональные клавиши используются для выполнения определенных задач. Они обозначаются как F1, F2, F3 и т. Д. До F12. Функциональные возможности этих клавиш различаются от программы к программе.
• Клавиши перемещения курсора (навигации). Эти клавиши используются для перемещения по документам или веб-страницам и редактирования текста. К ним относятся клавиши со стрелками, HOME, END, PAGE UP, PAGE DOWN, DELETE, INSERT и клавиши со стрелками.
• Цифровая клавиатура. Цифровая клавиатура удобна для быстрого ввода чисел. Клавиши сгруппированы в блок, как в обычном калькуляторе или арифметическом автомате.

B. УКАЗАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
Это устройства, которые вводят данные и инструкции в компьютер с помощью указателя, который появляется на экране. T he Элементы для ввода выбираются путем наведения на них указателя или щелчка по ним.например, мыши, джойстик, сенсорный экран, трекболы