1. Основные термины информатики.2. Принципы представления информации в ПК.3. Архитектура ЭВМ и систем.4. Аппаратные средства ПК.5. Программное обеспечение ПК.6. Операционные системы (ОС).
Предмет информатики. Понятие об информации. Принципы представления информации в ПК. Аппаратные и программные средства ПК.
2
Основные термины информатики.
3
1. Основные термины информатики
3
Информация - сведения (сообщения, данные) независимо от формы их представления.
Наиболее важные свойства информации: объективность, достоверность, полнота, адекватность, актуальность и доступность.
Другие термины информатики:
1. информационные технологии - процессы, методы поиска, сбора, хранения, обработки, предоставления, распространения информации и способы осуществления таких процессов и методов;
2. информационная система - совокупность содержащейся в базах данных информации и обеспечивающих ее обработку информационных технологий и технических средств;
3. информационно-телекоммуникационная сеть - технологическая система, предназначенная для передачи по линиям связи информации, доступ к которой осуществляется с использованием средств вычислительной техники;
4. электронное сообщение - информация, переданная или полученная пользователем информационно-телекоммуникационной сети;
4
Основные термины информатики
4
5. электронный документ - документированная информация, представленная в электронной форме, то есть в виде, пригодном для восприятия человеком с использованием электронных вычислительных машин, а также для передачи по информационно-телекоммуникационным сетям или обработки в информационных системах;
6. информационные процессы - процессы сбора, обработки, накопления, хранения, поиска и распространения информации;
7. информационная система - организационно упорядоченная совокупность документов (массивов документов) и информационных технологий, в том числе с использованием средств вычислительной техники и связи, реализующих информационные процессы;
8. информационные ресурсы - отдельные документы и отдельные массивы документов, документы и массивы документов в информационных системах (библиотеках, архивах, фондах, банках данных, других информационных системах);
9. средства обеспечения автоматизированных информационных систем и их технологий - программные, технические, лингвистические, правовые, организационные средства (программы для ЭВМ; средства вычислительной техники и связи; словари, тезаурусы и классификаторы; инструкции и методики; положения, должностные инструкции; схемы и их описания, другая эксплуатационная и сопроводительная документация).
Участие в информационном процессе отличает живую природу от неживой.
5
Основные термины информатики
5
Для автоматизации процесса обработки данных в компьютере используется кодирование с помощью чисел.
Система счисления - это форма записи чисел и связанный с ним способ выполнения вычислений.
Информация в компьютере представляется в двоичном коде.
Преимущество использования двоичного кода в качестве основания системы счисления очевидно - требуется всего две цифры 0 и 1 для записи информации.
Кодируются буквы, цифры, специальные символы, графические изображения, звук.
Причины использования двоичного кода в компьютере:
1. чем меньше значений существует в системе, тем проще изготовить отдельные элементы, оперирующие этими значениями (две цифры двоичной системы счисления могут быть легко представлены многими физическими явлениями: есть ток – 1, нет тока 0 и т. д.);
2. чем меньше количество состояний у элемента, тем выше помехоустойчивость и тем быстрее он может работать;
3. двоичная арифметика проста (просты таблицы сложения и умножения - основные действия над числами).
6
2. Принципы представления информации в ПК
6
Единицы измерения количества информации.
7
Принципы представления информации в ПК
7
8
3. Архитектура ЭВМ и систем
Принципиальная схема работы компьютера.
Архитектура Дж. Фон Неймана:
8
Основные принципы работы компьютера Неймана.
9
Архитектура ЭВМ и систем
9
Минимальная конфигурация настольного ПК:
11
4. Аппаратные средства ПК
11
Терминология аппаратных средств компьютера:
13
Аппаратные средства ПК
13
АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
КОМПЬЮТЕРА
Устройства ввода
Устройства вывода
Системная плата
Манипуляторы
Мышь
Трекбол
Джойстик
Клавиатура
Сенсорные устройства
Сенсорный экран
Графический планшет
Световое перо
Сканер
Монитор
Принтер
Плоттер
Камеры
Устройства вывода звука
Внутренняя память
Кэш-память
Постоянная память
Оперативная память
Внешняя память
Процессор
Гибкий магнитный диск
Колонки
Наушники
Жесткий магнитный диск
Оптические диски
Флэш-память
14
15
Аппаратные средства ПК
4. Сокет (Socket) - это гнездо, в которое устанавливают микросхемы со штырьковыми выводами. ZIP-Socket имеет замок, открыв который, можно установить или изъять микросхему.
5. Джампер (Jumper) - это съёмная перемычка, устанавливаемая на выступающие из печатной платы штырьковые контакты. Они используются как выключатели или переключатели,
для которых не требуется оперативного управления.
6. DIP-переключатели - малогабаритные выключатели в корпусе DIP, применяемые для тех же целей, что и джампер.
7. Чип (Chip) - это полупроводниковая микросхема, причём неявно подразумевается её функциональная сложность.
8. Чипсет (Chipset) - это набор интегральных схем, при подключении которых друг к другу формируется функциональный блок вычислительной системы. Их применяют в системных платах, графических контроллерах и других сложных узлах, функции которых в одну микросхему заложить не удается.
Жесткий диск
Оперативная память (ОЗУ)
Материнская плата
15
Основными параметрами ПК являются:
19
Аппаратные средства ПК
19
На быстродействие процессора влияет размер его кэш-памяти.
Кэш-память (L1, L2, L3) - это сверхоперативная память, доступ к которой осуществляется многократно быстрее, чем к оперативной памяти, так как размещается она на самом процессоре. Она служит для хранения наиболее часто используемых данных.
Кэш первого уровня (L1) - наиболее быстрый уровень кэш-памяти и работает напрямую с ядром процессора.
20
Аппаратные средства ПК
Шины (системные магистрали) - осуществляют связь между всеми собственными и подключаемыми устройствами материнской платы.
Шины это микросхема, управляющую процессами ввода и вывода через внешние устройства. Процессор только дает команду на ввод или вывод информации, а далее процессом управляет шина. Она дает команду контроллеру или адаптеру соответствующего устройства и проводит поток данных. Внешние устройства подключаются к контроллеру через порт.
20
Чипсет (Chipset) - базовый набор микросхем, обеспечивающий обмен данными между устройствами.
Главные части чипсета - это так называемые «мосты»:
а) северный (North Bridge) - служит для связи процессора, оперативной памяти и (если есть) видеошины;
б) южный (South Bridge) - соединяет шину PCI с контроллерами внешних устройств.
Оперативная память (RAM - random access memory). Служит для хранения оперативной информации - программ и данных. Устанавливается на материнской плате.
Основные характеристики:
время доступа (измеряется в наносекундах);
объем (измеряется в мега- или гигабайтах);
пропускная способность (измеряется в мегабайтах в секунду).
Виды оперативной памяти:
1. SDRAM (PC-133) - устаревший вид памяти;
2. DDR SDRAM или DDR (с частотой 200-400 МГц) - также устаревший вид памяти;
21
Аппаратные средства ПК
21
3. DDR2 - (с частотой 533-1200 МГц) более распространенный сегодня тип, но, тем не менее, уже не являющийся современным;
4. DDR3 (частота 800-2400 МГц) - новый тип, который дает возможность делать выборку 8 бит данных за один такт работы процессора;
5. DDR4 - самый новый тип, являющейся следующей ступенькой эволюционного развития. Как и все предыдущие, данный тип имеет еще большую частоту (от 2133 до 4266 МГц) и меньшее энергопотребление.
Запоминающие устройства - тип носителей информации, предназначенный записи и хранения информации. В основе работы запоминающего устройства может лежать любой физический эффект, обеспечивающий приведение системы к двум или более устойчивым состояниям.
Классификация запоминающих устройств:
а) по физическому принципу:
1. перфолента;
2. перфокарта с магнитной записью;
22
Аппаратные средства ПК
22
3. ферритовые сердечники;
4. магнитные диски НЖМД;
5. дискеты (НГМД);
6. магнитные ленты;
7. магнитные карты;
8. оптические (CD, DVD, HD-DVD, Blu-Ray, CD-R и др.).
По форме записанной информации:
1. аналоговые запоминающие устройства;
2. цифровые запоминающие устройства.
По геометрическому исполнению:
1. дисковые (магнитные диски, оптические, магнитооптические);
2. ленточные (магнитные ленты, перфоленты);
3. барабанные (магнитные барабаны);
4. карточные (магнитные карты, перфокарты, флэш-карты и другие).
23
Аппаратные средства ПК
23
24
Аппаратные средства ПК
Основные технические характеристики ВЗУ.
24
Накопитель на жёстких магнитных дисках (НЖМД) (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD), жёсткий диск, винчестер - запоминающее устройство (устройство хранения информации) произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.
Основные характеристики НЖМД: интерфейс, ёмкость, объем буфера, физический размер (форм-фактор), время произвольного доступа, скорость передачи данных, количество операций ввода-вывода в секунду, скорость вращения шпинделя, уровень шума.
Конструкция НЖМД похожа на дискету (см. рис.). На НЖМД информация также записывается на магнитный слой диска, но сами диски сделаны из металлического сплава.
25
Аппаратные средства ПК
Интерфейс (англ. interface) - техническое средство взаимодействия двух разнородных устройств, преобразующее и передающее сигналы между НЖМД и компьютером. Современные НЖМД могут использовать интерфейсы ATA (он же IDE и PATA), SATA, eSATA, USB, SCSI, SAS, SDIO.
Основные форм-факторы:
- 3,5'' - основной (разм. 41,6*101*146 мм);
- 2,6 '' - используется только в Notebook.
Емкость: 500Гб- 10Тб.
25
27
Аппаратные средства ПК
Видеосистема компьютера.
Типы мониторов ЭЛТ, ЖК, проекционный
27
8. время отклика пикселей - чем меньше время отклика, тем быстрее меняется картинка;
9. разъемы и порты для подключения монитора (DVI, VGA, HDMI, Mini DisplayPort и TunderBolt).
Видеокарта (видеоадаптер) являются вторым после монитора основным компонентом видеосистемы РС .
Основная функция видеокарты - преобразование цифрового сигнала, циркулирующего внутри РС, в аналоговые электрические сигналы, подаваемые на монитор. Другими словами, видеоадаптер является интерфейсом между компьютером и устройством отображения информации (монитором), но по мере развития РС на него стали возлагаться и другие обязанности: аппаратное ускорение 2D- и 3D-графики, обработка видеосигналов и др.
Основные характеристики видеокарт:
1. ширина шины памяти, измеряется в битах - количество бит информации, передаваемой за такт.
2. объём видеопамяти, измеряется в мегабайтах - объём собственной оперативной памяти видеокарты.
28
Аппаратные средства ПК
28
Видеоадаптер определяет следующие характеристики видеосистемы:
29
Аппаратные средства ПК
29
Основные характеристики видеокарт:
30
Аппаратные средства ПК
30
3. Видео-ПЗУ (Video ROM) - постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в которое записаны BIOS видеокарты, экранные шрифты, служебные таблицы и т. п. ПЗУ не используется видеоконтроллером напрямую - к нему обращается только центральный процессор.
4. Видео ОЗУ (видеопамять) - выполняет функцию кадрового буфера, в котором хранится изображение, генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и выводимое на экран монитора (или нескольких мониторов). В видеопамяти хранятся также промежуточные невидимые на экране элементы изображения и другие данные. Бывает нескольких типов, различающихся по скорости доступа и рабочей частоте. Видеокарты комплектуются памятью типа DDR, GDDR2, GDDR3, GDDR4, GDDR5 и HBM.
5. Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП; RAMDAC - Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор. Возможный диапазон цветности изображения определяется только параметрами RAMDAC;
6. Коннекторы - в настоящее время платы оснащают разъёмами DVI или HDMI, либо DisplayPort в количестве от одного до трёх (некоторые видеокарты ATi последнего поколения оснащаются шестью коннекторами).
31
Аппаратные средства ПК
31
Клавиатура - стандартное устройство ручного ввода информации. Современные клавиатуры имеют 104-105 клавиш.
Клавиши делятся на группы:
1. алфавитно-цифровые;
2. функциональные;
3. специальные;
4. дополнительные;
5. управления курсором.
32
Аппаратные средства ПК
32
ПРИНТЕРЫ
Матричный принтер
Струйный принтер
Лазерный принтер
Многофункциональное
устройство (МФУ)
Сравнительные характеристики разных типов принтеров
34
Программное обеспечение ПК. Основная мощь современных вычислительных систем заключена в аппаратном обеспечении, но без программного обеспечения она не реализуется.
По функциональному признаку программные средства разделяют на:
базовое (системное);
программное обеспечение;
прикладное.
1. Базовое (системное) программное обеспечение является неотъемлемой частью ПК также как аппаратное обеспечение. Без его наличия ПК работать вообще не может. В состав базового программного обеспечения входят:
а) операционные системы;
б) сервисные программы;
в) программы технического обслуживания.
Прикладное программное обеспечение предназначено для разработки и выполнения конкретных задач пользователя. Его можно классифицировать следующим образом:
I. Программы общего назначения.
1. Редакторы:
а) текстовые редакторы и процессоры (Лексикон, Блокнот, WordPad, Word);
б) графические Pаint, Corel Draw, Photoshop, Adobe Illustrator;
в) табличные процессоры, например, Excel;
36
5. Программное обеспечение ПК
36
г) системы управления базами данных СУБД (Access);
д) интегрированные системы (Microsoft Office);
е) экспертные системы;
ж) CASE-технологии.
з) программные средства работы с Internet, например, Internet Explorer.
II. Проблемно ориентированные программы и системы.
а) программы правовой поддержки («Консультант+», «Гарант», «Кодекс»);
б) управления предприятием («1-С предприятие»);
в) автоматизации работы туристической фирмы («ТURWIN»);
г) автоматизации работы гостиничного хозяйства - системы бронирования и резервирования номеров («Amadeus», «Galileo», «Sabre», «Wordspan»);
д) системы бронирования билетов («Сирена», Amadeus», «Sabre»);
е) системы электронного документооборота, например «Грандок», «БОСС-Референт», «Кодекс-документ».
ж) издательские системы («Aldus PageMaker», «Adobe InDesign», «Adobe PageMaker», «QuarkXPress», «Corel Ventura», «Frame Maker», «Microsoft Publisher»).
III. Системы и среды программирования («Turbo-Paskal», «Turbo-Basic», «BorlandPascalwithObjects 7.0», « Borland C++», «QuickBASIC», «QuickPascal»):
IV. Пользовательские программы (написанные самими пользователями на языках программирования, решающие специфические задачи).
37
Программное обеспечение ПК
37
Базовое (системное) программное обеспечение.
38
6. Операционные системы
38
39
Операционные системы
3. по разрядности кода ОС:
а) 32-разрядные;
б) 64- разрядные.
4. по типу интерфейса:
а) командные (неграфические);
б) объектно-ориентированные (графические).
5. по типу доступных ресурсов:
а) локальные;
б) сетевые.
Все дисковые ОС обеспечивают свой автоматический запуск с помощью программ, находящихся в базовой системе ввода-вывода BIOS. Ключевым понятием в дисковых ОС является понятие файл.
Файл - это последовательность произвольного числа байтов, обладающая уникальным именем, основная единица хранения данных. Каждый файл имеет имя и атрибуты и характеризуется размером в байтах, датой и временем создания (обновления).
39
Файловая система - это общая структура, в соответствии с которой операционная система присваивает имена файлам и размещает их на диске. Файловая система включает в себя кроме файлов, правила образования их имен, иерархическую структуру хранения файлов на дисках и способы обращения к ним.
Данные о том, в каком месте диска записан конкретный файл, хранятся в системной области диска в специальных таблицах размещения файлов (FAT и NTFS). Разрушение таблицы вызывает невозможность доступа к данным, размещенным на диске.
Основные функции файловой системы:
1. размещение и упорядочивание на носителе данных в виде файлов;
2. определение максимально поддерживаемого объема данных на носителе информации;
3. создание, чтение и удаление файлов;
4. назначение и изменение атрибутов файлов (размер, время создания и изменения, владелец и создатель файла, доступен только для чтения, скрытый файл, временный файл, архивный, исполняемый, максимальная длина имени файла и т.п.);
5. определение структуры файла;
40
Операционные системы
40
6. поиск файлов;
7. организация каталогов для логической организации файлов;
8. защита файлов при системном сбое;
9. защита файлов от несанкционированного доступа и изменения их содержимого.
Виды файловых систем:
1. NTFS, FAT32 - ФС для операционных систем Windows;
2. Ext3, Ext4 - ФС для операционных системам на основе Linux;
3. NFS+ - ФС для операционных систем OS X, используемых в компьютерах фирмы Apple.
Пользователю информация о хранении данных представляется в виде иерархической структуры (дерево файлов и каталогов).
Имя файла состоит из двух частей:
имя;
расширение.
Имя и расширение разделяются точкой, что в общем виде это выглядит так: Имя Файла=Имя[.расширение] (квадратные скобки указывают на то, что параметр может использоваться не всегда).
41
Операционные системы
41
Расширение указывает на тип файла, например:
42
Операционные системы
42
Взаимодействие операционной системы с аппаратными средствами. Колоссальное разнообразие аппаратных средств не позволяет разработчику программного обеспечения предусмотреть все варианты взаимодействия с устройствами, например, с принтером. Поэтому каждый разработчик оборудования прилагает к нему специальные программные средства управления и взаимодействия с ОС - драйверы.
Драйвер (англ. driver) - компьютерное программное обеспечение, с помощью которого другое программное обеспечение (операционная система) получает доступ к аппаратному обеспечению некоторого устройства. Обычно с операционными системами поставляются драйверы для ключевых компонентов аппаратного обеспечения, без которых система не сможет работать. Однако для некоторых устройств (видеокарта, принтер) могут потребоваться специальные драйверы (обычно предоставляются производителем устройства).
В Windows во многих случаях не требуются драйверы, полученные от разработчика устройства, т.к. используются драйверы из собственной базы.
Сервисное программное обеспечение предоставляет пользователю дополнительные услуги и расширяет возможности ОС. К сервисному программному обеспечению относятся утилиты и программы-оболочки.
43
Операционные системы
43
Утилиты - это программы, предоставляющие пользователю дополнительные услуги без разработки специальных программ в основном по обслуживанию файловой системы и дисков -архивации данных (Backup), дефрагментации диска (Defrag), диагностики диска (Scandisk), уплотнения диска (DriveSpace).
Программы-оболочки не имеют самостоятельного значения, являясь надстройкой над операционной системой и предоставляя пользователю дружественный интерфейс.
Програмы технического обслуживания - к ним относятся программы тестового контроля и диагностики правильности функционирования ПК.
44
Операционные системы
44
Материалы на данной страницы взяты из открытых источников либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.