Лекция №1. Введение в компьютерные технологии.

Лекция №1. Введение в компьютерные технологии.

Информация. Свойства информации.

Файл. Параметры файлов.

Аппаратное обеспечение ПК.

Программное обеспечение ПК.

Аппаратное обеспечение ПК.

Персональным компьютером (ПК) называют электронную вычислительную машину (ЭВМ), рассчитанную на одного пользователя и управляемую одним человеком.

Современные ПК характеризуются:

· небольшими размерами (ПК размещается на рабочем столе, оставляя место для телефонного аппарата, книг, тетрадей и т.д.),

· возможностью для пользователя работать с ПК лично, без посредничества профессионального программиста,

· малым потреблением электрической энергии,

· удобством и комфортностью общения пользователя и ПК.

Благодаря развитию локальных и глобальных вычислительных сетей пользователь ПК может по ним получать любые справки из любых библиотек, информационных центров как своего региона, так и страны и всего мира.

ЭВМ выполняют две основные функции:

· обработка и хранение информации

· обмен информацией с внешними объектами.

Выполнение этих функций осуществляется с помощью двух компонентов ЭВМ: программного обеспечения и аппаратного обеспечения.

Под аппаратным обеспечением понимают обычно все узлы, модули и блоки, составляющие компьютер или компьютерную систему. В современных компьютерах используется так называемая «открытая архитектура», т.е. состав аппаратного обеспечения компьютера можно изменить, поменяв один из модулей, или расширить, вставив дополнительный модуль. 

Аппаратное обеспечение современных ПК включает в себя следующее:

· системный блок,

· устройства ввода информации в ПК (например, клавиатура),

· устройства вывода информации из ПК (например, монитор).

Системный блок, клавиатура и монитор вместе составляют персональный компьютер в минимальной конфигурации, т.е. позволяют работать с информацией на компьютере (рис 1).

Корпуса системных блоков бывают нескольких типов: вертикальный (tower), горизонтальный (desktop), моноблок (системный блок и монитор в одном корпусе). Существуют переносные компьютеры типа Notebook (ноутбук), предназначенные для работы от автономной батареи.

 

Рис.1. Персональный компьютер в минимальной конфигурации.

 

Внутри системного блока располагаются:

· источник питания,

· материнская (системная) плата

· процессор,

· внутренняя память,

· жесткий диск,

· накопитель гибких дисков.

В системном блоке современных ПК почти всегда присутствуют также:

· накопитель CD–ROM,

· звуковая карта,

· сетевая карта.

 

Структурная схема ПК представлена на рис 2.

 

Процессор

 

Внутренняя память

 

Устройства

регистры

АЛУ

УУ  

ОЗУ

ПЗУ

 

Ввода-вывода

 

С и с т е м н а я ш и н а

                       

 

Рис.2. Структурная схема ПК.

Процессор

 

Процессор – это «мозг» любого компьютера. Процессор производит все вычисления (арифметические и логические операции), взаимодействует с памятью и осуществляет управление всеми компонентами ПК. Таким образом, процессор включает в себя следующие части:

· арифметико-логическое устройство (АЛУ),

· устройство управления (УУ).

· внутренние регистры – ячейки памяти внутри кристалла процессора, предназначенные для хранения промежуточной информации.

Важнейшими характеристиками процессора, определяющими его производительность (количество операций в единицу времени) являются: тактовая частота, разрядность, объем адресуемой памяти.

Тактовая частота определяет скорость выполнения операций в процессоре. При повышении тактовой частоты увеличивается производительность процессора. Современные процессоры имеют тактовые частоты 400-1000 МГц и более.

Разрядность обрабатываемых данных – количество бит информации, одновременно вводимой в процессор и выводимой из него. Чем больше разрядность, тем больше информации может обработать процессор в единицу времени. Разрядность современных процессоров – 32 и 64 бит.

Объем адресуемой памяти (адресное пространство)– максимальное число ячеек основной памяти, которое может быть непосредственно адресовано процессором. Т.к. современные процессоры имеют размер шины адреса 32 бита, то объем адресуемой памяти у них 4 Гбайт.

Внутренняя память

 

Внутренняя память – это память, расположенная на материнской плате. Внутреннюю память составляют два устройства: ОЗУ и ПЗУ.

ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) предназначено для хранения текущих программ и текущей информации, т.е. программ и информации, с которыми в данный момент работает пользователь. В англоязычной литературе ОЗУ называют RAM (random access memory – память случайного доступа).

Основными характеристиками ОЗУ являются: объем и время доступа.

Объем ОЗУ (ед. измерения – Мбайт) – это общее количество ячеек памяти на всех кристаллах ОЗУ. В каждой ячейке может хранится либо «1» либо «0». Ячейки в кристаллах памяти объединены в блоки по 8 ячеек, и в каждый такой блок таким образом можно записать байт информации. От объема ОЗУ во многом зависит скорость работы компьютера: чем больше объем ОЗУ, тем быстрее работает компьютер.

Время доступа – время, за которое процессор может прочитать содержимое ячейки ОЗУ или записать в нее информацию. Чем меньше время доступа, тем быстрее общается процессор с ОЗУ и тем быстрее работает компьютер.

ОЗУ является энергозависимой памятью, т.е. при отключении питания оно «забывает» всю записанную в него информацию.

ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) – хранит программу первоначальной загрузки компьютера, информацию о системной плате и расположенных на ней устройствах, информацию о подключенных устройствах внешней памяти, текущее время др.

Эта память является энергонезависимой, т.е. при отключении питания информация в ПЗУ не стирается. Информация в ПЗУ записывается один раз и затем уже не изменяется, хотя в современных компьютерах часть ПЗУ – так называемая flash-память, может быть перезаписана. При этом пользователь лишь запускает специальную программу, периодически поставляемую производителями материнских плат, и содержимое flash-памяти обновляется. Flash–память как и все ПЗУ энергонезависима, т.к. она потребляет очень мало энергии и питается от отдельной батареи независимо от того, включен или выключен компьютер. Кроме того, содержимое еще одной части ПЗУ (CMOS-памяти), содержащей данные о конфигурации компьютера, настройках, текущем времени и др., может быть изменено пользователем вручную. Питается CMOS-память обычно от той же батареи, что и flash-память.

Внешняя память

 

Внешняя (периферийная) память – это память, расположенная вне материнской платы. На устройствах внешней памяти хранятся тексты программ, документы и другая информация. Эту память часто называют долговременной. Если необходимо работать с какой-то программой, то она сначала копируется с устройств внешней памяти в оперативную память и затем запускается. Наиболее часто внешняя память ПК представлена накопителями на гибких магнитных дисках и накопителями на жестких дисках

Накопители на гибких дисках (дискетах).

Гибкие диски позволяют переносить документы и программы с одного компьютера на другой, хранить наиболее ценную информацию с жесткого диска. Наиболее распространены гибкие диски (дискеты) размером 3,5 дюйма емкостью 1,44 Мбайт.

Накопитель на жестком диске (винчестер) – предназначен для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером: программ операционной системы, часто используемых программ, документов и т.д. Основными характеристиками винчестеров являются емкость и скорость работы диска. Первые винчестеры для компьютеров IBM PC/XT имели емкость 10 Мбайт, современные винчестеры имеют емкости до 50 Гигабайт и больше. Скорость работы диска определяется временем доступа к информации. Скорость обмена информацией с винчестером значительно ниже, чем с ОЗУ. Тем не менее, в сравнении с другими видами внешней памяти винчестеры имеют самое высокое быстродействие.

Накопители на оптических дисках (CD–ROM, накопители на компакт дисках) – устройство, аналогичное лазерному проигрывателю, обеспечивает ввод информации с компакт-дисков, записанных в специальном формате. Объем одного диска – 640 Мбайт.

Существует много других видов накопителей, используемых на практике реже: накопители на магнитной ленте (стриммеры), накопители на магнитооптических дисках, ZIP - накопители, накопители MiniDisk и др.

 

 4. Материнская плата, шина и периферийные устройства

 

Если заглянуть внутрь системного блока, то первое, что бросится в глаза — это большая плата со множеством микросхем и подключенных к ней с помощью разъемов плат и блоков меньших размеров. Эту плату называют системной (материнской).

На материнской плате располагаются: процессор, ПЗУ, ОЗУ, видеоадаптер (формирует сигнал для монитора), адаптер жесткого диска (управляет работой жесткого диска), адаптер гибкого диска (управляет работой гибкого диска).

Все блоки ПК, электрически связаны между собой с помощью системной шины, расположенной также на материнской плате в системном блоке. Таким образом, шина обеспечивает техническую связь и взаимодействие всех устройств и блоков ПК, включая периферийные устройства.

Периферийными называют все устройства компьютера, расположенные вне материнской платы. Часть устройств хоть и расположены вне материнской платы, но также как и материнская плата находятся в системном блоке: винчестер, дисководы, CD–ROM, звуковая карта, сетевая карта и некоторые др.

За пределами системного блока расположены устройства, обеспечивающие ввод информации в ЭВМ и устройства вывода информации из ЭВМ.

Устройства ввода–вывода

 

Ряд периферийных устройств могут как вводить, так и выводить информацию из компьютера. Устройствами ввода–вывода являются, например, почти все рассмотренные выше накопители на дисках (за исключением CD–ROM) и ряд других устройств, которые часто представлены в современном компьютере.

Чтобы в компьютер можно было вводить речь и другие звуки, он должен иметь в своем составе звуковую карту (sound card) с подключенным к ней микрофоном. Выводится звук на акустические системы или наушники, которые также подключаются к звуковой карте.

Для ввода видеосигналов в ПК и преобразования информации из компьютера в видеосигнал (например, для записи на видеомагнитофон) существуют специальные устройства, называемые графические карты (video card), часто содержащие в своем составе TV–тюнер, позволяющий принимать телевизионные передачи и отображать их на экране монитора.

Для связи нескольких компьютеров в локальную компьютерную сеть каждый из этих компьютеров должен быть оснащен сетевой картой, которая позволяет осуществлять быстрый обмен (ввод–вывод) информацией между компьютерами сети. Объединяются такие компьютеры в сеть с помощью кабелей.

Программное обеспечение ПК

 

Все, что компьютер делает, он делает в соответствии с инструкциями, составленными человеком - программами.

В компьютере под управлением программы процессор может выполнять свои функции:

1)пересылку данных между своей внутренней памятью, ОЗУ и ПЗУ

2)инициировать передачу данных из внешней памяти в ОЗУ или из ОЗУ во внешнюю память

3)выполнять передачу данных из таких устройств ввода данных, как клавиатура или мышь, в ОЗУ

4)передача данных из ОЗУ в устройства вывода данных, такие как принтер или плоттер

5) выполнять арифметические или логические операции над числами, хранящимися во внутренней памяти, процессора, в ОЗУ или ПЗУ

 

Программное обеспечение (software) – это набор команд, управляющих работой компьютера. Без программного обеспечения компьютер не сможет выполнять задачи, которые мы обычно связываем с компьютерами. Функции программного обеспечения следующие:

- управлять компьютерными ресурсами организации;

- обеспечивать пользователя всеми инструментами, необходимыми для извлечения пользы из этих ресурсов;

- выполнять роль посредника между организациями и хранимой информацией.

Программа (program) – это набор команд для компьютера.

Для того чтобы программа была выполнена, она должна быть загружена в оперативную память компьютера вместе с данными, которые необходимо обработать (обычно говорят запустить программу или запустить на выполнение). Когда выполнение программы завершено, она выгружается из оперативной памяти компьютера. Все современные компьютеры позволяют загрузить на выполнение несколько программ одновременно.

 

Системное программное обеспечение (system software) – это набор программ, которые управляют компонентами компьютера, такими как процессор, коммуникационные и периферийные устройства. Программистов, которые создают системное программное обеспечение, называют системными программистами.

К прикладному программному обеспечению (application software) относятся программы, написанные для пользователей или самими пользователями, для задания компьютеру конкретной работы.

 

Самая первая программа, которую начинает выполнять компьютер после включения питания, записана в ПЗУ. Ее назначение - проверить работоспособность устройств компьютера и загрузить основную управляющую программу - операционную систему.

 

Операционная система при помощи видеомонитора и клавиатуры компьютера помогает пользователю запускать другие программы, необходимые для выполнения тех или иных прикладных задач. Сама операционная система поставляется на дисках. Вы можете загружать ее с диска. Но можно легко сделать так, что после включения питания и проверки работоспособности систем компьютер автоматически загрузит операционную систему.

 

Программы можно разделить на три категории.

Во-первых, бывают программы, записанные в ПЗУ компьютера. Эти программы запускаются при включении питания и выполняют служебные функции, касающиеся самого компьютера.

Во-вторых, есть главная управляющая программа - операционная система - предназначенная для запуска других программ, выполняющих полезную работу.

В-третьих, есть прикладные программы, которые, собственно, и нужны для того чтобы затраты на покупку компьютера оправдались.

 

Системное программное обеспечение, которое управляет работой компьютера, называется операционной системой - ОС (operating system – OS). К другому системному программному обеспечению относятся программы трансляции, преобразующие команды языков программирования в исполняемый машинный код, а также различные утилиты (utilities) – программы для обслуживания компьютера и периферийных устройств.

 

Графические редакторы

 

Несмотря на то, что текстовые процессоры могут содержать в себе средства подготовки графических иллюстраций, если вам нужно готовить действительно качественные и сложные графические изображения, следует приобрести программу, специально предназначенную для создания и редактирования графических изображений. Полученное с помощью этих редакторов изображение вы сможете без труда включить в текст, созданный текстовым процессором.

Графические редакторы позволяют создавать сложные трехмерные изображения с теневыми эффектами, плавными переходами тонов. Вы можете осветить объект несколькими источниками света и подбирать их расположение до тех пор, пока не получите необходимую выразительность создаваемого образа.

Если вы ввели в компьютер фотографию, пользуясь сканером, графические редакторы позволят вам выполнить ретуширование и разнообразную сложную обработку фотографий, монтаж и другие виды работ, знакомые и незнакомые профессиональным фотографам.

Даже не обладая способностями художника, вы сможете создавать достаточно сложные изображения. Если же вам не хватает собственной фантазии, вы можете воспользоваться готовыми библиотеками рисунков и фотографий, которые продаются на компакт-дисках и флоппи-дисках, как в составе графических редакторов, так и отдельно.

Есть графические редакторы, значительно облегчающие процесс создания чертежей и схем. Эти редакторы незаменимы при подготовке чертежей деталей, полезны при вычерчивании электрических и других схем, а также географических карт.

Многие редакторы позволяют создавать многослойные изображения. Вы можете, например, в качестве первого слоя нарисовать карту мира, в качестве второго - нанести границы стран, в качестве третьего - обозначения и названия городов и т. д. Можно распечатывать и просматривать как все слои изображения сразу, так и отдельные слои.

 

Современные графические редакторы: Corel Draw, Photoshop.

 

Электронные таблицы

 

Программы электронных таблиц позволяют работать с информацией, которую удобно представлять в табличном виде. В клетках электронной таблицы может быть текст, числа, графические изображения. Вы можете поместить в клетки электронной таблицы формулы, по которым численное значение, хранящееся в клетке, будет вычисляться исходя из содержимого других клеток. Например, вы можете подсчитать сумму всех чисел в столбце и эта сумма автоматически будет пересчитываться каждый раз, когда изменяется содержимое любой клетки данного столбца.

 

Основное применение электронных таблиц - бухгалтерские и коммерческие расчеты, организация баз данных, представление табличных данных в виде графических диаграмм.

 

Для работы с электронными таблицами используется программа Microsoft Excel.

 

Почта и телекоммуникация

 

Имеются программы, которые специально предназначены для передачи информации из одного компьютера в другой. С помощью этих программ вы можете также посылать и принимать факсы, если вы подключили к компьютеру не обычный модем, а факс-модем. С помощью факс-модема и соответствующей программы вы можете посылать факсы также просто, как распечатывать документы на принтере.

Есть программы, которые работают в режиме электронной почты. Отметим однако, что большинство действительно надежно работающих систем электронной почты являются платными, причем платить надо за подключение, вносить месячную плату, а также платить за количество переданной информации

Контрольные вопросы

1. Перечислите минимально необходимый состав любой компьютерной системы.

2. Что такое процессор? Каковы основные функции процессора?

3. Какие виды запоминающих устройств используются в компьютере? Их назначение, характеристики.

4. Какие устройства называются периферийными?

5. Перечислите основные устройства ввода информации.

6. Перечислите основные устройства вывода информации. Их назначение и характеристики.

7. Перечислите основные типы внешних запоминающих устройств.

8. Как физически размещается информация на магнитном диске?

9. Что такое системная шина?

 

Лекция №1. Введение в компьютерные технологии.