3. Внешние устройства пэвм

Эффективность использования ПЭВМ в большой степени опреде­ляется количеством и типами внешних устройств, которые могут применяться в ее составе. Внешние устройства обеспечивают взаи­модействие пользователя с ПЭВМ. Широкая номенклатура внешних устройств, разнообразие их технико-эксплуатационных и экономических характеристик дают возможность пользователю выбрать такие конфигурации ПЭВМ, которые в наибольшей мере соответствуют его потребностям и обеспечивают рациональное решение его задач. Внешние устройства составляют до 80% стоимости ПЭВМ и ока­зывают значительное (иногда даже решающее) влияние на характе­ристики машины в целом. Конструктивно каждая модель ПЭВМ имеет так называемый ба­зовый набор внешних устройств — клавиатуру, дисплей, НЖМД и один или два НГМД, составляющий вместе с системным блоком «базовую конфигурацию» этой модели. Пользователь, как правило, сам подбирает желательное ему печатающее устройство. В случае необходимости к ПЭВМ могут подключаться также дополнительные внешние устройства, например сканеры, стримеры, плоттеры или диджитайзеры. В последние годы многие фирмы прилагают значи­тельные усилия для разработки совершенно новых видов внешних устройств, ориентированных на стремительно растущие запросы пользователей, в частности для приложений в области мультимедиа. Клавиатура (клавишное устройство) реализует диалоговое общение пользователя с ПЭВМ: ввод команд пользователя, обеспечивающих доступ к ресурсам ПЭВМ; запись, корректировку и отладку программ; ввод данных и команд в процессе решения задач. Центральную часть клавиатуры обычно занимают клавиши букв латинского и русского алфавита, служебных знаков, а также цифровые клавиши. В большинстве случаев одна клавиша используется для ввода нескольких разных знаков, причем переход между ними производится за счет одновременного нажатия соответ­ствующей клавиши и одной или двух служебных функциональных клавиш (обычно — клавиш Shift, Alt, Ctrl). В большинстве моделей клавиатуры (за исключением клавиатуры ПЭВМ классов LAPTOP, NOTEBOOK, HANDHELD) с правой стороны размещается дополни­тельная цифровая клавиатура, что создает удобства при необходимо­сти частого ввода чисел. По периферии клавиатуры размещаются служебные функциональные клавиши: Enter, Esc, Delete, Insert, Tab и др., а также «программируемые» функциональные клавиши (F1 — F12). Функциональные клавиши в программах выполняют в основ­ном специальные операции. К примеру, клавиша Esc обычно означает «отмену» или «возврат», клавиша Insert — «вставку» и т.п. Назначе­ние программируемых функциональных клавиш Fl — F12 более гиб­ко: как правило, определяется в соответствующих программах и приводится в их документации. Служебные клавиши (Shift, Alt, Ctrl) и индикаторы режимов (Print screen, Caps Lock, Break) служат для пе­реключения назначения алфавитно-цифровых клавиш, вывода «образа экрана дисплея» на принтер, изменения режима работы и прерывания программ. Клавиши управления необходи­мы для позиционирования курсора на экране дисплея. Ряд клавиш обеспечивают перемещение курсора в начальную или конечную по­зицию на строке экрана дисплея (Home, End), а также на страницу вперед или назад (PgUp и PgDn). Типовые размеры клавиатуры 40x450x180 мм. При разработке клавиатуры учитывается возможность предельного сокращения на­жатий на клавиши пользователем. Это достигается изменением зна­чений отдельных клавиш программным путем. Клавиатура ПЭВМ передает МП не код символа, а порядковый номер нажатой клавиши и продолжительность времени каждого нажатия. Интерпретация смысла нажатой клавиши выполняется программным путем. Таким образом, кодировка клавиши оказывается независимой от кодировки символов, что значительно упрощает работу с клавиатурой.

К внешним устройствам относятся:

• устройства ввода информации;

• устройства вывода информации;

• диалоговые средства пользователя;

• средства связи и телекоммуникации.

К устройствам ввода информации относятся:

• клавиатура — устройство для ручного ввода в компьютер числовой, текстовой и управляющей информации;

• графические планшеты (дигитайзеры) — для ручного ввода графической информации, изображений путем перемещения по планшету специального указателя (пера); при перемещении пера автоматически выполняется считывание координат его местоположения и ввод этих координат в компьютер;

• сканеры (читающие автоматы) — для автоматического считывания с бумажных носителей и ввода в компьютер машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей;

• устройства указания (графические манипуляторы) — для ввода графической информации на экран монитора путем управления движением курсора по экрану с последующим кодированием координат курсора и вводом их в компьютер (джойстик, мышь, трекбол, световое перо);

• сенсорные экраны — для ввода отдельных элементов изображения, программ или команд с полиэкрана дисплея в компьютер).

К устройствам вывода информации относятся:

• графопостроители (плоттеры) — для вывода графической информации на бумажный носитель;

• принтеры — печатающие устройства для вывода информации на бумажный носитель.

Основные виды принтеров:

• матричные — изображение формируется из точек, печать которых осуществляются тонкими иглами, ударяющими бумагу через красящую ленту. Знаки в строке печатаются последовательно. Количество иголок в печатающей головке определяет качество печати. Недорогие вдринтеры имеют 9 иголок. Более совершенные матричные принтеры имеют 18 и 24 иглы;

• струйные — в печатающей головке имеются тонкие трубочки — сопла, через которые на бумагу выбрасываются мельчайщие капельки чернил. Матрица печатающей головки обычно содержит от 12 до 64 сопел. В на-Встоящее время струйные принтеры обеспечивают разрешающую способность до 50 точек на миллиметр и скорость печати до 500 знаков в секунду при отличном качестве печати, приближающемся к качеству лазерной печати. Струйные принтеры выполняют и цветную печать, но разрешающая способность при этом уменьшается примерно вдвое;

• лазерные — применяется электрографический способ формирования изображений. Лазер служит для создания сверхтонкого светового луча, вычерчивающего на Поверхности предварительно заряженного светочувствительного барабана контуры невидимого точечного электронного изображения. После проявления электронного Воображения порошком красителя (тонера), налипающей на разряженные участки, выполняется печать — перенoc тонера с барабана на бумагу и закрепление изображения на бумаге разогревом тонера до его расплавления. Лазерные принтеры обеспечивают наиболее высококачественную печать с высоким быстродействием. Широко используются цветные лазерные принтеры.

К диалоговым средствам пользователя относятся:

• видеотерминалы (мониторы) — устройства для отображения вводимой и выводимой информации. Видеотерминал состоит из видеомонитора (дисплея) и видеоконтроллера (видеоадаптера). Видеоконтроллеры входят в состав системного блока компьютера (находятся на видеокарте, устанавливаемой в разъем материнской платы). Видеомониторы относятся к внешним устройствам компьютера. Основной характеристикой монитора является разрешающая способность, которая определяется максимальным количеством точек, размещающихся по горизонтали и по вертикали на экране монитора. Современные мониторы имеют стандартные значения разрешающей способности от 640 X 480 до 1600 х 1200, но реально могут быть и другие значения. Могут использоваться как цветные, так и монохромные мониторы;

• устройства речевого ввода-вывода информации. К ним относятся различные микрофонные акустические системы, а также различные синтезаторы звука, выполняющие преобразование цифровых кодов в буквы и слова, воспроизводимые через динамики или звуковые колонки, подсоединенные к компьютеру.

Средства связи и телекоммуникации используются для подключения компьютера к каналам связи, другим компьютерам и компьютерным сетям. К этой группе прежде всего относятся сетевые адаптеры. В качестве сетевого адаптера чаще всего используются модемы (модулятор-демодулятор).

Многие из названных выше устройств относятся к условно выделенной группе — средствам мультимедиа.

Средства мультимедиа — это комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих человеку общаться компьютером, используя самые разные естественные для себя среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и др. К средствам мультимедиа относятся:

• устройства речевого ввода и вывода информации;

• микрофоны и видеокамеры, акустические и видеовоспроизводящие системы с усилителями, звуковыми колонками, большими видеоэкранами;

• звуковые и видеоплаты, платы видеозахвата, снимающие изображение с видеомагнитофона или видеокамеры и вводящие его в компьютер;

• сканеры;

• вешние запоминающие устройства большой емкости на оптических дисках, часто используемые для записи звуковой и видеоинформации.

4. Программное обеспечение (ПО) - это совокупность всех программ и соответствующей документации, обеспечивающая использование ЭВМ в интересах каждого ее пользователя.

Различают системное и прикладное ПО. Схематически программное обеспечение можно представить так:

Системное ПО – это совокупность программ для обеспечения работы компьютера. Системное ПО подразделяется на базовое и сервисное. Системные программы предназначены для управления работой вычислительной системы, выполняют различные вспомогательные функции (копирования, выдачи справок, тестирования, форматирования и т. д).

Базовое ПО включает в себя:

• операционные системы;

• оболочки;

• сетевые операционные системы.

Сервисное ПО включает в себя программы (утилиты):

• диагностики;

• антивирусные;

• обслуживания носителей;

• архивирования;

• обслуживания сети.

Прикладное ПО – это комплекс программ для решения задач определённого класса конкретной предметной области. Прикладное ПО работает только при наличии системного ПО.

Прикладные программы называют приложениями. Они включает в себя:

• текстовые процессоры;

• табличные процессоры;

• базы данных;

• интегрированные пакеты;

• системы иллюстративной и деловой графики (графические процессоры);

• экспертные системы;

• обучающие программы;

• программы математических расчетов, моделирования и анализа;

• игры;

• коммуникационные программы.

Особую группу составляют системы программирования (инструментальные системы), которые являются частью системного ПО, но носят прикладной характер. Системы программирования – это совокупность программ для разработки, отладки и внедрения новых программных продуктов. Системы программирования обычно содержат:

• трансляторы;

• среду разработки программ;

• библиотеки справочных программ (функций, процедур);

• отладчики;

• редакторы связей и др.

• Системы программирования – это комплекс инструментальных программных средств, предназначенный для работы с программами на одном из языков программирования. Системы программирования предоставляют сервисные возможности программистам для разработки их собственных компьютерных программ.

• В настоящее время разработка любого системного и прикладного программного обеспечения осуществляется с помощью систем программирования (инструментальные среды), в состав которых входят:

• ü текстовый редактор, осуществляющий функции записи и редактирования исходного текста программы;

• ü загрузчик программ, позволяющий выбрать из директории нужный файл программы;

• ü компилятор, предназначенный для компиляции или интерпретации исходного текста программы в машинный код с диагностикой синтаксических семантических (логических) ошибок;

• ü отладчик, выполняющий сервисные функции по отладке и тестированию программы;

• ü диспетчер файлов, предоставляющий возможность выполнять операции с файлами: сохранение, поиск, уничтожение и т.п.

• Ядро системы программирования составляет язык. Существующие языки программирования можно разделить на две группы: процедурные и непроцедурные (рис. 3.5).

• Процедурные (или алгоритмические) программы представляют из себя систему предписаний для решения конкретной задачи. Роль компьютера сводится к механическому выполнению этих предписаний.

• 

• Рис. 3.5. Общая классификация языков программирования

• Процедурные языки разделяют на языки низкого и высокого уровня.

• Языки низкого уровня (машинно-ориентированные) позволяют создавать программы из машинных кодов, обычно в шестнадцатеричной форме. С ними трудно работать, но созданные с их помощью высококвалифицированными программистами программы занимают меньше места в памяти и работают быстрее. С помощью этих языков удобнее разрабатывать системные программы, драйверы, некоторые другие виды программ. К языкам низкого уровня относится Ассемблер.

• Программы на языках высокого уровня близки к естественному (английскому) языку и представляют набор заданных команд.

• Перечислим наиболее известные системы программирования.

• 1. Фортран (FORmula TRANslating system – система трансляции формул); старейший и по сей день активно используемый в решении задач математической ориентации язык.

• 2. Бейсик (Beginners All-purpose Symbolic Instruction Code – универсальный символический код инструкций для начинающих); несмотря на многие недостатки и изобилие плохо совместимых версий — самый популярный по числу пользователей.

• 3. Алгол (ALGOrithmic Language – алгоритмический язык); сыграл большую роль в теории, но для практического программирования сейчас почти не используется.

• 4. ПЛ/1 (PL/1 Programming Language – язык программирования первый); многоцелевой язык, сейчас почти не используется.

• 5. Си (С – «си»); широко используется при создании системного программного обеспечения.

• 6. Паскаль (Pascal – назван в честь ученого Блеза Паскаля); чрезвычайно популярен как при изучении программирования, так и среди профессионалов. На его базе созданы несколько более мощных языков (Модула, Ада, Дельфи).

• 7. Кобол (Common Business Oriented Language); язык, ориентированный на общий бизнес, в значительной мере вышел из употребления.

• 8. Дельфи (Delphi) – язык объектно-ориентированного «визуального» программирования; в данный момент чрезвычайно популярен.

• 9. Джава (Java) – платформенно-независимый язык объектно-ориентированного программирования, чрезвычайно эффективен для создания интерактивных веб-страниц.

• Среди непроцедурных языков наиболее известны:

• 1. Лисп (Lisp);

• 2. Пролог (PROgramming in LOGic);

• 3. Оккам (назван в честь философа У. Оккама)

Операционная система — это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которого — организовать взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ.

Операционная система выполняет роль связующего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем, с другой стороны.

Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера — на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ.

Этот процесс называется загрузкой операционной системы.

В функции операционной системы входит:

• осуществление диалога с пользователем;

• ввод-вывод и управление данными;

• планирование и организация процесса обработки программ;

• распределение ресурсов (оперативной памяти и кэша, процессора, внешних устройств);

• запуск программ на выполнение;

• всевозможные вспомогательные операции обслуживания;

• передача информации между различными внутренними устройствами;

• программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, дисковых накопителей, принтера и др.).

Операционную систему можно назвать программным продолжением устройства управления компьютера. Операционная система скрывает от пользователя сложные ненужные подробности взаимодействия с аппаратурой, образуя прослойку между ними. В результате этого люди освобождаются от очень трудоёмкой работы по организации взаимодействия с аппаратурой компьютера.

В зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа пользователей, которых могут обслуживать ОС, различают четыре основных класса операционных систем:

1. однопользовательские однозадачные, которые поддерживают одну клавиатуру и могут работать только с одной (в данный момент) задачей;

2. однопользовательские однозадачные с фоновой печатью, которые позволяют помимо основной задачи запускать одну дополнительную задачу, ориентированную, как правило, на вывод информации на печать. Это ускоряет работу при выдаче больших объёмов информации на печать;

3. однопользовательские многозадачные, которые обеспечивают одному пользователю параллельную обработку нескольких задач. Например, к одному компьютеру можно подключить несколько принтеров, каждый из которых будет работать на "свою" задачу;

4. многопользовательские многозадачные, позволяющие на одном компьютере запускать несколько задач нескольким пользователям. Эти ОС очень сложны и требуют значительных машинных ресурсов.

В различных моделях компьютеров используют операционные системы с разной архитектурой и возможностями. Для их работы требуются разные ресурсы. Они предоставляют разную степень сервиса для программирования и работы с готовыми программами.

Операционная система для персонального компьютера, ориентированного на профессиональное применение, должна содержать следующие основные компоненты:

• программы управления вводом/выводом;

• программы, управляющие файловой системой и планирующие задания для компьютера;

• процессор командного языка, который принимает, анализирует и выполняет команды, адресованные операционной системе.

Каждая операционная система имеет свой командный язык, который позволяет пользователю выполнять те или иные действия:

• обращаться к каталогу;

• выполнять разметку внешних носителей;

• запускать программы;

• ... другие действия.

Анализ и исполнение команд пользователя, включая загрузку готовых программ из файлов в оперативную память и их запуск, осуществляет командный процессор операционной системы.

Для управления внешними устройствами компьютера используются специальные системные программы — драйверы. Драйверы стандартных устройств образуют в совокупности базовую систему ввода-вывода (BIOS), которая обычно заносится в постоянное ЗУ компьютера.

5. ЛВС — сложная структура, включающая в себя множество компонентов и узлов, предназначенная для организации единого информационного пространства, позволяющего оптимизировать передачу данных и голосового трафика, распределять ресурсы и организовать совместный доступ к различным ресурсам предприятия.  Подсистемой локальной вычислительной сети является Беспроводная локальная вычислительная сеть (БЛВС). БЛВС позволяет компании организовать для своих сотрудников доступ к корпоративной сети в тех местах, где им это больше всего необходимо. Это помогает повысить продуктивность, позволяет быстрее реагировать на запросы клиентов и в конечном итоге способствует росту бизнеса.  Сети внутренней телефонизации — это частные телефонные сети, используемые внутри компании. Построение системы предусматривает расчет, установку и настройку офисной АТС, а также подключение и согласование с городской телефонной станцией.  Офисная телефонная станция, так же называемая учрежденческой автоматической телефонной станцией (УАТС) выполняет следующие основные функции:

• Коммутация абонентов внутри офисной телефонной сети, без выхода в городскую телефонную сеть;

• Возможность абонентам совершать звонки в город (с добавлением перед городским номером дополнительной цифры «9» или без нее);

• Приём городских звонков и направление их на указанные внутренние номера;

• Маршрутизация вызовов (городские, междугородные, международные) через различные каналы связи.

Кроме того, современные УАТС предоставляют большое количество сервисных функций, таких как:

• Осуществление резервирования телефонной связи от нескольких операторов (при пропадании связи с одним оператором используются линии другого);

• Переадресация звонка по сигналу занято, по неответу или безусловная;

• Перевод принятого звонка на другого абонента;

• Снятие трубки за другого абонента (перехват звонка);

• Проведение аудио, видеоконференций;

• Приоритетные вызовы;

• Донабор для входящих соединений, автосекретарь;

• Интерактивные голосовые меню;

• Групповой вызов;

• Серийное искание — выбор свободной линии на исходящие соединения;

• Автоматическая смена таблицы маршрутизации вызовов в зависимости от времени, дня недели;

• Громкая связь, приём и трансляция сигнала ГО и ЧС;

• Управление домофонами;

• Автодозвон;

• Разграничение прав пользователей на городские, междугородние, международные вызовы;

• Ведение статистики звонков;

• Запись телефонных разговоров;

• Автоматическая коммутация городских линий на заданные номера по исчезновению питания;

• Организация центра обработки вызовов (Call центра).

При выборе решения и разработке проекта возможно построение как традиционной аналогово-цифровой системы телефонии, так и более современной системы IP телефонии, которая обладает рядом преимуществ при сравнительно одинаковой, с традиционной телефонией, стоимости. При построении единого информационно-коммуникационного пространства территориально удаленных подразделений возможно построение гибридной системы связи.