№1 Информационное общество: понятие, сущность.

Информационное общество — это общество, где использование информационных технологий во всех сферах человеческой деятельности обеспечивает доступ к надежным источникам информации, избавляет людей от рутинной работы, ускоряет принятие оптимальных решений, автоматизирует обработку информации и т.п.

Материально-техническая основа информационного общества — различного рода системы на базе компьютерной техники и компьютерных сетей, информационной технологии, телекоммуникационной связи.

Можно выделить следующие характерные черты информационного общества:

1. Информационные технологии приобрели глобальный характер, охватив все сферы социальной деятельности человека.

2. Обеспечен приоритет информации по сравнению с другими ресурсами.

3. В основу общества заложены автоматизированные процессы: генерация, хранение, обработка и использование знаний, — сформировано единство всей человеческой цивилизации.

4. Разрешено противоречие между информационной лавиной и информационным голодом.

Однако перечисленные черты информационного общества порождают следующие проблемы:

проблему адаптации людей в новой информационной среде;

проблему отбора качественной и достоверной информации;

увеличение разрыва между разработчиками и потребителями информационных технологий;

возрастание влияния на общество средств массовой информации;

нарушение частной жизни организаций и людей;

и др.

В информационном обществе необходимым качеством специалиста любого профиля становится высокий уровень информационной культуры, под которым понимается умение целенаправленно работать с информацией и использовать для ее получения, обработки и передачи современные информационные и коммуникационные технологии, технические средства и методы. Информационная культура связана с социальной природой человека, является продуктом его разнообразных творческих способностей и проявляется в следующих аспектах:

• в конкретных навыках по использованию технических устройств (от телефона до компьютера и компьютерных сетей);

• в способности использовать в своей деятельности компьютерную информационную технологию, базовой составляющей которой являются разнообразные программные продукты;

• в умении извлекать информацию из различных источников как из периодической печати, так и из электронных коммуникаций, и эффективно ее использовать;

• во владении основами аналитической переработки информации;

• в умении работать с различной информацией;

• в знании особенностей информационных потоков в своей области деятельности;

• и др.

Как недостаток роста объема информации можно назвать информационный голод ввиду невозможности вовремя найти и получить в необходимом объеме требуемую информацию.

Согласно закону А. А. Харкевича, информация растет пропорционально квадрату национального дохода страны. Потоки информации растут по экспоненте, и неизбежно наступает информационный барьер, когда сложность задач обработки информационных потоков превышает человеческие возможности. Человек, являясь основным носителем прогресса, сдерживает его движение, будучи уже не в состоянии воспринять и переработать весь объем информации, необходимой для принятия своевременного решения.

№2 Информатизация и компьютеризация общества: понятие, основные характеристики.

Информатизация общества является одной из закономерных примет современного социального прогресса. Результатом процесса информатизации общества является создание информационного общества, в котором главную роль играют интеллект и знания. Для каждой страны ее движение к социальному прогрессу определяется степенью компьютеризации и информатизации общества, которые развиваются стремительными темпами, охватывая все сферы человеческой деятельности от отдыха и забав до глобальных научных исследований.

Информатизация общества — это повсеместное внедрение комплекса мер, направленных на обеспечение полного и своевременного использования достоверной информации, обобщенных знаний во всех социально значимых видах человеческой деятельности.

Информатизация является реакцией общества на существенный рост информационных ресурсов и на потребность в увеличении производительности труда в информационном секторе общественного производства. Информатизация обеспечивает не только рост экономических показателей, развитие народного хозяйства, но и получение новых научных достижений в фундаментальных и прикладных науках, направленных на развитие производства, создание новых рабочих мест, повышение жизненного уровня. Успех в этом вопросе возможен при наличии программы создания информационной инфраструктуры — структура системы информационного обеспечения всех потребителей информации, которая предоставляет им возможность использования современных информационных технологий на базе широкого применения информационно-вычислительных ресурсов и автоматизированной системы связи.

Обмен информацией, ее обработка и хранение — одна из важнейших задач, которую решает человечество. Информатизация общества привела к фундаментальным изменениям в занятости, организационных структурах и стиле жизни людей. Наступила эра информационного общества.

На помощь ему пришли вычислительные машины, методика применения которых постоянно совершенствуется. И лишь компьютеризация позволяет осуществлять обработку информации в нужном объеме. Компьютеризация – это массовое использование вычислительной техники и программного обеспечения.

Успех компьютеризации может быть обеспечен при высоком качестве техники, программных средств и хорошо организованном сервисе обслуживания. Ежегодно растут требования к высокой технической культуре и компьютерной грамотности людей, поэтому в комплекс наиболее необходимых знаний, кроме историко-культурных, включают и компьютерную грамотность.

Технологии, ориентированные на получение, обработку, хранение и распространение (передачу) информации получили название информационных технологий. Информационные технологии проникают во все сферы человеческой деятельности. В своем развитии они прошли несколько этапов, которые условно можно назвать так: ручной (хранение и передача информации с помощью письменности), механический (книгопечатание), электрический (электрическая машинка, ксерокс), электронный, или компьютерный. Говоря об истории развития информационных технологий, не следует забывать и о развитии важного ее элемента – коммуникации (связи). В отличие от любой инженерной технологии информационные технологии позволяют интегрировать различные виды технологий, а информация, которую они обрабатывают в различных сферах деятельности, синтезируется для накопления опыта и внедрения в практику в соответствии с общественными потребностями.

№3 Компьютерные информационные технологии: понятие, классификация, возможности.

Компьютерная информационная технология (КИТ) — это система методов и способов сбора, регистрации, хранения, накопления, поиска, обработки и выдачи информации по запросам пользователей с помощью средств вычислительной и коммуникационной техники.

Для современных КИТ характерны:

• диалоговый режим решения задачи с широкими возможностями для пользователя;

• сквозная информационная поддержка на всех этапах прохождения информации на основе интегрированной базы данных, предусматривающая единую унифицированную форму представления, хранения, поиска, отображения, восстановления и защиты данных;

• безбумажный процесс обработки документа, при котором на бумаге фиксируется только окончательный вариант документа, а промежуточные версии и необходимые данные записаны на машинные носители;

• возможность коллективного использования документов на основе группы компьютеров, объединенных средствами коммуникаций;

• возможность адаптивной перестройки формы и способа представления информации в процессе решения задачи.

Компьютерные информационные технологии предполагают:

• использование пакетов прикладных программа (ППП) для решения различных задач предметной области;

• оформление и тиражирование, рассылку и передачу информации с помощью электронной почты;

• поиск и подготовку данных, обмен данными, оформление результатов;

• использование различных устройств ввода/вывода информации;

• привлечение для принятия решений технологий искусственного интеллекта;

• широкое применение средств мультимедиа;

• и многое другое.

Анализ рынка информационных систем и составляющих компонентов позволяет распределить КИТ на два класса: базовые и прикладные. Причем граница этого деления является условной.

Базовые КИТ — технологии, обеспечивающие решение отдельных компонент функциональных задач, а также служащие основой для формирования прикладных технологий информатизации, включают в себя:

1. Современную микроэлектронную базу средств вычислительной техники и телекоммуникаций;

2. Перспективные вычислительные средства (компьютеры нетрадиционной архитектуры, нейрокомпьютеры);

3. Технологии организации вычислительного процесса.

Можно привести следующие примеры базовых технологий:

технологии операционных систем, непосредственно управляющие работой средств вычислительной техники;

технологии архитектуры клиент/сервер, реализуемые в корпоративных сетях для коллективного доступа к информационным ресурсам вычислительных систем;

технологии многопроцессорной обработки, позволяющие наращивать мощность ЭВМ за счет расширения их вычислительной структуры;

технологии нейровычислений, реализующие отдельные виды сложной обработки информации на специально созданных программно-технических устройствах, входящих в состав ЭВМ и работающих по принципам нейронных сетей;

технологии автоматизации проектирования (CASE-технологии), осуществляющие разработку информационных систем, не используя для этих целей языков программирования;

телекоммуникационные технологии, обеспечивающие взаимодействие в сетях на основе единых стандартов;

технологии Intranet и Internet;

технологии аналого-цифровых преобразований, позволяющие преобразовывать данные из цифровой формы в аналоговый вид, что позволяет производить их компьютерную обработку;

технологии распознавания образов и синтеза речи, автоматизирующие процесс распознавания объектов реального мира;

технологии создания и распространения информации на компакт-дисках;

технологии криптозащиты;

технологии резервирования и восстановления информации;

технологии человеко-машинного интерфейса, обеспечивающие унификацию взаимодействия человека и ЭВМ;

и др.

Прикладные КИТ — технологии, формируемые на основе базовых и ориентированные на полную информатизацию объекта, т.е. комплексное решение функциональной задачи. Они реализуют типовые процедуры обработки информации в конкретной предметной области.

К прикладным КИТ можно отнести следующие технологии:

технологии автоматизации офиса;

технологии систем контроля и качества;

технологии систем управления запасами;

технологии автоматизации банковской деятельности;

технологии бухгалтерских систем;

технологии автоматизации торговли;

технологии издательских систем;

технологии машинного перевода;

технологии туристической деятельности;и т.д.

№4 Роль информатизации в современном обществе.

Потоки информации постоянно растут, и неизбежно наступает информационный барьер, когда сложность задач обработки информационных потоков превышает человеческие возможности. Человек, являясь основным носителем прогресса, начинает непроизвольно сдерживать его движение, будучи не в состоянии воспринять и переработать весь объем информации, необходимой для принятия своевременного решения. И тогда на помощь ему приходят новые информационные технологии, компьютеризация и информатизация общества.

Успех компьютеризации может быть обеспечен при трех условиях: высоком качестве техники, программных средств и хорошо организованном сервисе обслуживания. Из года в год растут требования к высокой технической культуре и компьютерной грамотности людей. Поэтому в комплекс наиболее необходимых знаний включают и компьютерную грамотность.

Можно выделить следующие сферы информатизации и компьютеризации общества:

1. Организация экономической информации на предприятиях. Предприятию постоянно нужна достоверная и оперативная информация о номенклатуре, ценах и изготовителях изделия, о рынках труда и сбыта, о спросе и предложении в стране и за рубежом и т.п.

2. Создание системы информационных услуг для населения с использованием компьютеров, которая значительно сберегает время и освобождает людей для самообразования и творческой работы.

3. Организация системы здравоохранения и социального обеспечения с применением ЭВМ, позволяющей наладить работу компьютерных консультационных центров, создать диагностические компьютерные экспертные системы, наладить учет и обслуживание инвалидов, одиноких, больных и престарелых людей.

4. Компьютеризация системы образования и науки, которая ускорит и обеспечит процесс добывания знаний за счет создания обучающих систем и доступных баз знаний; систем электронных книг и журналов и т.п.

№5Информатика как наука. Основные понятия информатики (информация, данные, методы, знания, информационные технологии, информационные процессы).

Как известно, характерной чертой XX и XXI вв. является овладение человечеством компьютерной техникой, которая настолько плотно вошла и производственную сферу и в повседневную жизнь, что теперь трудно найти задачу, решение которой в какой-либо степени не предполагало бы использование вычислительной техники.

Еще в 60-х гг. прошлого века во Франции был введен термин «информатика» как результат слияния слов «информация» и «автоматика». Иначе говоря, информатика призвана заниматься автоматизированной обработкой информации. Поэтому информатику обычно рассматривают как техническую науку о методах получения, хранения, накопления, воспроизведения, обработки и передачи информации средствами вычислительной техники.

В настоящее время Большой энциклопедический словарь дает следующее определение информатики: «Информатика – это наука об общих свойствах и закономерностях информации, методах ее поиска, передачи, хранения, обработки и использования в различных сферах деятельности» (БЭС, 2003).

Кроме того, так как предметом изучения информатики являются свойства информации, закономерности ее переработки и управления в природных, социальных и технических процессах, она становится наукой, играющей важнейшую прикладную роль в естественных, общественных и технических науках. В связи с этим основной задачей информатики является предоставление своего аппарата, методов и понятийной базы другим наукам.

Развитие информатики как науки неразрывно связано с развитием техники и поэтому идет параллельно с развитием инженерно-технических возможностей своего времени.

XX в. стал веком информации. Информация – это единственный неубывающий ресурс жизнеобеспечения, который к тому же с течением времени возрастает. Так, к концу XX в. количество информации стало удваиваться ежегодно. Такой лавинообразный поток информации серьезно затрудняет ее обработку, поиск и использование. Порой легче создать новый интеллектуальный продукт, чем искать аналоги, созданные прежде. Вот почему сегодня информация стала товаром первой необходимости, а истина «кто владеет информацией, тот владеет миром» – расхожей. Информационные ресурсы приобретают такую же важность, как материалы или энергия, т.е. постепенно происходит переход от индустриальной экономики к экономике, основанной на информации.

Термин "информация" происходит от лат. information – разъяснение, изложение, осведомление о каком-либо факте или событии. В последнее время информацию чаще относят к разделу общенаучных понятий, так как она выходит за рамки какой-то одной отрасли знаний и используется многими науками. Под информацией понимают совокупность фактов, явлений, событий, представляющих интерес и подлежащих регистрации и обработке.

Процесс осмысления понятия информации в жизни и деятельности человека продолжается. В настоящее время имеются несколько взглядов на понятие информации.

С точки зрения философии, информация – это категория, представляющая собой отражение объективного мира, его причинных и следственных связей.

Известен также технологический (прикладной) подход к понятию информации. В этом случае при любой обработке сведения на входе процедуры обработки не являются еще информацией, а играют роль информационного «сырья». Сведения, получаемые на выходе процедуры (при условии, что в результате обработки достигается поставленная цель), – это и есть информация, т.е. готовая продукция. Сущность обработки состоит в том, что из «сырого информационного ресурса» производится извлечение нужных получателю сведений — информации.

В теории информации под термином «информация» понимается такое сообщение, которое содержит факты, неизвестные ранее потребителю и дополняющие его представление об изучаемом и анализируемом объекте (процессе, явлении). Иначе говоря, по К.Э. Шеннону, информация – это снятая неопределенность, т.е. с точки зрения теории информацией могут быть лишь те сведения, которые позволяют устранить меру неопределенности в системе, и лишь получатель этих сведений может установить, представляют ли они собой информацию.

В зависимости от области знаний различают научную, техническую, производственную, правовую и другую информацию, каждая из которых несет особую смысловую нагрузку.

В теории информации термин "информация" соседствует с таким понятием, как «данные». Под данными понимают сведения о состоянии любого объекта. Данные – это информация, представленная в виде, удобном для передачи, интерпретации и обработки. А обработка данных – это некоторая систематизированная последовательность операций, приводящая данные к виду, удобному для получения из них информации. Кроме того, информация из данных получается только в результате воздействия на данные каких-либо методов, т.е. имеет место выражение: Информация = Данные + Методы. В результате одни и те же данные при обработке различными методами могут привести к различной информации. Так, обнаруженный листок с записями номеров телефонов в результате воздействия визуальных методов дает информацию о почерке автора записи, в результате воздействия методов химического анализа расскажет об инструменте письма (виде чернил), а выяснение соответствия каждому номеру данных его владельца выявит не только круг знакомств автора, но и откроет много информации о его личности.

Следует также отметить, что нет однозначной связи между формой данных и формой получаемой из них информации, т.е. данные могут быть, например звуковые (или речевые), а информацию они могут дать не только звуковую, но и текстовую (если ее записать словами) или графическую (если озвученные образы нарисовать). Таким образом, информацию можно рассматривать как содержательную часть данных, интерпретированных человеком.

Следующим основным (после информации и данных) понятием, на котором базируется информатика как наука, являются знания. Знаниями называют проверенный практикой результат познания действительности, ее верное отражение в сознании человека. Научное знание заключается в понимании действительности (от прошлого к настоящему и будущему), достоверном обобщении фактов, выявлении закономерностей и др. В системах искусственного интеллекта, которые в настоящее время занимают лидирующее положение среди всех компьютерных информационных систем, знания связывают с понятием логического вывода. Поэтому знания можно интерпретировать как информацию, на основе которой реализуется процесс логического вывода.

№6 Информация: подходы к определению понятия, виды, свойства.

Термин  "информация"  происходит от латинского слова  "informatio",  что означает  сведения,  разъяснения,  изложение. Несмотря на широкое распространение этого термина, понятие информации является одним из самых дискуссионных в науке. В настоящее время наука пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию информация, но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности:

• в обиходе информацией называют любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п.   "Информировать" в этом смысле означает   "сообщить нечто, неизвестное раньше";

• в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов;

• в кибернетике под информацией понимает ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы (Н. Винер).

Клод Шеннон, американский учёный, заложивший основы теории информации — науки, изучающей процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации, — рассматривает информацию как снятую неопределенность наших знаний о чем-то.

Еще несколько определений:

• Информация — это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний (Н.В. Макарова);

• Информация — это отрицание энтропии (Леон Бриллюэн);

• Информация — это мера сложности структур (Моль);

• Информация — это отраженное разнообразие (Урсул);

• Информация — это содержание процесса отражения (Тузов);

• Информация — это вероятность выбора (Яглом).

Современное научное представление об информации очень точно сформулировал   Норберт Винер, "отец" кибернетики. А именно:

Информация — это обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств.

Виды информации

Информация может существовать в виде:

• текстов, рисунков, чертежей, фотографий;

• световых или звуковых сигналов;

• радиоволн;

• электрических и нервных импульсов;

• магнитных записей;

• жестов и мимики;

• запахов и вкусовых ощущений;

• хромосом, посредством которых передаются по наследству признаки и свойства организмов и т.д.

Предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств, называются информационными объектами.

Свойства информации:

достоверность; полнота; ценность; своевременность;

понятность; доступность; краткость; и др.

Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию или принятию неправильных решений.

Достоверная информация со временем может стать недостоверной, так как она обладает свойством устаревать, то есть перестаёт отражать истинное положение дел.

Информация полна, если её достаточно для понимания и принятия решений. Как неполная, так и избыточная информация сдерживает принятие решений или может повлечь ошибки.

Точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п.

Ценность информации зависит от того, насколько она важна для решения задачи, а также от того, насколько в дальнейшем она найдёт применение в каких-либо видах деятельности человека.

Только своевременно полученная информация может принести ожидаемую пользу. Одинаково нежелательны как преждевременная подача информации (когда она ещё не может быть усвоена), так и её задержка.

Если ценная и своевременная информация выражена непонятным образом, она может стать бесполезной.

Информация становится понятной, если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена эта информация.

Информация должна преподноситься в доступной (по уровню восприятия) форме. Поэтому одни и те же вопросы по разному излагаются в школьных учебниках и научных изданиях.

Информацию по одному и тому же вопросу можно изложить кратко (сжато, без несущественных деталей) или подробно (многословно). Краткость информации необходима в справочниках, энциклопедиях, учебниках, всевозможных инструкциях.

№7 Информация: подходы к определению понятия, количество информации, единицы измерения.

Термин  "информация"  происходит от латинского слова  "informatio",  что означает  сведения,  разъяснения,  изложение. Несмотря на широкое распространение этого термина, понятие информации является одним из самых дискуссионных в науке. В настоящее время наука пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию информация, но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности:

• в обиходе информацией называют любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п.   "Информировать" в этом смысле означает   "сообщить нечто, неизвестное раньше";

• в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов;

• в кибернетике под информацией понимает ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы (Н. Винер).

Клод Шеннон, американский учёный, заложивший основы теории информации — науки, изучающей процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации, — рассматривает информацию как снятую неопределенность наших знаний о чем-то.

Еще несколько определений:

• Информация — это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний (Н.В. Макарова);

• Информация — это отрицание энтропии (Леон Бриллюэн);

• Информация — это мера сложности структур (Моль);

• Информация — это отраженное разнообразие (Урсул);

• Информация — это содержание процесса отражения (Тузов);

• Информация — это вероятность выбора (Яглом).

Современное научное представление об информации очень точно сформулировал   Норберт Винер, "отец" кибернетики. А именно:

Информация — это обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств.

Люди обмениваются информацией в форме сообщений. Сообщение — это форма представления информации в виде речи, текстов, жестов, взглядов, изображений, цифровых данных, графиков, таблиц и т.п.

Одно и то же информационное сообщение (статья в газете, объявление, письмо, телеграмма, справка, рассказ, чертёж, радиопередача и т.п.) может содержать разное количество информации для разных людей — в зависимости от их предшествующих знаний, от уровня понимания этого сообщения и интереса к нему.

Так, сообщение, составленное на японском языке, не несёт никакой новой информации человеку, не знающему этого языка, но может быть высокоинформативным для человека, владеющего японским. Никакой новой информации не содержит и сообщение, изложенное на знакомом языке, если его содержание непонятно или уже известно.

Информация есть характеристика не сообщения, а соотношения между сообщением и его потребителем. Без наличия потребителя, хотя бы потенциального, говорить об информации бессмысленно.

В случаях, когда говорят об автоматизированной работе с информацией посредством каких-либо технических устройств, обычно в первую очередь интересуются не содержанием сообщения, а тем, сколько символов это сообщение содержит.

Применительно к компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую последовательность символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т.п.), несущую смысловую нагрузку и представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ в такой последовательности символов увеличивает информационный объём сообщения.

Подходы к определению количества информации.   Формулы Хартли и Шеннона. Американский инженер Р. Хартли в 1928 г. процесс получения информации рассматривал как выбор одного сообщения из конечного наперёд заданного множества из N равновероятных сообщений, а количество информации I, содержащееся в выбранном сообщении, определял как двоичный логарифм N. Формула Хартли:   I = log2N Допустим, нужно угадать одно число из набора чисел от единицы до ста. По формуле Хартли можно вычислить, какое количество информации для этого требуется: I = log2100  6,644. Таким образом, сообщение о верно угаданном числе содержит количество информации, приблизительно равное 6,644 единицы информации. Приведем другие примеры равновероятных сообщений: при бросании монеты: "выпала решка", "выпал орел"; на странице книги: "количество букв чётное", "количество букв нечётное". Определим теперь, являются ли равновероятными сообщения "первой выйдет из дверей здания женщина" и "первым выйдет из дверей здания мужчина". Однозначно ответить на этот вопрос нельзя. Все зависит от того, о каком именно здании идет речь. Если это, например, станция метро, то вероятность выйти из дверей первым одинакова для мужчины и женщины, а если это военная казарма, то для мужчины эта вероятность значительно выше, чем для женщины. Для задач такого рода американский учёный Клод Шеннон предложил в 1948 г. другую формулу определения количества информации, учитывающую возможную неодинаковую вероятность сообщений в наборе. Формула Шеннона: I = — ( p1log2 p1 + p2 log2 p2 + . . . + pN log2 pN), где pi — вероятность того, что именно i-е сообщение выделено в наборе из N сообщений. Легко заметить, что если вероятности p1, ..., pN равны, то каждая из них равна 1 / N, и формула Шеннона превращается в формулу Хартли.

В качестве единицы информации Клод Шеннон предложил принять  один  бит    (англ. bit — binary digit — двоичная цифра).

Бит в теории информации — количество информации, необходимое для различения двух равновероятных сообщений (типа "орел"—"решка", "чет"—"нечет" и т.п.). В вычислительной технике битом называют наименьшую "порцию" памяти компьютера, необходимую для хранения одного из двух знаков "0" и "1", используемых для внутримашинного представления данных и команд.

Бит — слишком мелкая единица измерения. На практике чаще применяется более крупная единица —  байт,  равная  восьми битам. Именно восемь битов требуется для того, чтобы закодировать любой из 256 символов алфавита клавиатуры компьютера (256=2⁸).

Широко используются также ещё более крупные производные единицы информации:

• 1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 2¹⁰ байт,

• 1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 2²⁰ байт,

• 1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 2³⁰ байт.

В последнее время в связи с увеличением объёмов обрабатываемой информации входят в употребление такие производные единицы, как:

• 1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 2⁴⁰ байт,

• 1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 2⁵⁰ байт.

За единицу информации можно было бы выбрать количество информации, необходимое для различения, например, десяти равновероятных сообщений. Это будет не двоичная (бит), а десятичная (дит) единица информации.

№8 Системы счисления: непозиционные, позиционные. Алфавит и основание систем счисления. Арифметические основы информационных технологий

Система счисления — это совокупность приемов и правил, по которым числа записываются и читаются.

Существуют позиционные и непозиционные системы счисления.

В непозиционных системах счисления вес цифры (т. е. тот вклад, который она вносит в значение числа) не зависит от ее позиции в записи числа. Так, в римской системе счисления в числе ХХХII (тридцать два) вес цифры Х в любой позиции равен просто десяти.

В позиционных системах счисления вес каждой цифры изменяется в зависимости от ее положения (позиции) в последовательности цифр, изображающих число. Например, в числе 757,7 первая семерка означает 7 сотен, вторая — 7 единиц, а третья — 7 десятых долей единицы.

Сама же запись числа 757,7 означает сокращенную запись выражения

700 + 50 + 7 + 0,7 = 7 ^. 10² + 5 ^. 10¹ + 7 ^. 10⁰ + 7 ^. 10^—1 = 757,7.

Любая позиционная система счисления характеризуется своим основанием.

Основание позиционной системы счисления — количество различных цифр, используемых для изображения чисел в данной системе счисления.

За основание системы можно принять любое натуральное число — два, три, четыре и т.д. Следовательно, возможно бесчисленное множество позиционных систем: двоичная, троичная, четверичная и т.д. Запись чисел в каждой из систем счисления с основанием  q  означает сокращенную запись выражения

a_n-1 q^n-1 + a_n-2 q^n-2 + ... + a₁ q¹ + a₀ q⁰ + a_-1 q^-1 + ... + a_-m q^-m,

где  a_i  — цифры системы счисления;   n и m — число целых и дробных разрядов, соответственно.

Например:

№9Перевод чисел, вычисления в позиционных системах счисления.

№10 Правовые основы информатизации в Республике Беларусь.

В век информации в Республике Беларусь уделяется большое внимание организации цивилизованного информационного рынка. Об этом свидетельствуют следующие принятые документы:

• законы: «Об информатизации», «О научно-технической информации», «Об авторском праве и смежных правах», «Об электронном документе», «О государственных секретах», «О печати и других средствах массовой информации» и др.;

• постановления правительства Республики Беларусь: «О программе информатизации Республики Беларусь», «О введении в действие единой системы классификации и кодирования технико-экономической и социальной информации Республики Беларусь», «О совершенствовании механизма государственного управления процессами информатизации в Республике Беларусь» и др.;

• международные договоры: соглашение между правительством Республики Беларусь и правительством Российской Федерации о сотрудничестве в области информатизации и вычислительной техники, соглашение государств — участников СНГ «Об обмене правовой информацией», Концепция формирования информационного пространства СНГ и др.

Закон «Об информатизации», принятый 06.09.1995 г., регулирует правоотношения, возникающие в процессе формирования и использования документированной информации и информационных ресурсов; создание информационных технологий автоматизированных или автоматических информационных систем и сетей; определяет порядок защиты информационного ресурса, а также прав и обязанностей субъектов, принимающих участие в процессах информатизации; Его сменил подписанный в ноябре 2008 года новый закон «Об информации, информатизации и защите информации».

Закон «О научно-технической информации», принятый 05.05.1999 г., устанавливает правовые основы регулирования правоотношений, связанных с созданием, накоплением, поиском, получением, хранением, обработкой, распространением и использованием научно-технической информации в Республике Беларусь.

В декабре 2002 года Совет Министров Республики Беларусь утвердил Государственную программу информатизации Республики Беларусь на 2003—2005 годы и на перспективу до 2010 года «Электронная Беларусь», которая разработана во исполнение поручения Президента Республики Беларусь коллективом специалистов различных организаций и учреждений республики под руководством Национальной академии наук Беларуси. Эта программа имеет межотраслевой характер и базируется на основных положениях Концепции государственной политики в области информатизации.

В данную программу, в целях дальнейшего развития процессов информатизации в Республике Беларусь, ежегодно вносятся изменения и дополнения в Постановлениях Совета Министров Республики Беларусь.

Основной целью Программы «Электронная Беларусь» является формирование в республике единого информационного пространства как одного из этапов перехода к информационному обществу, обеспечивающего создание условий для повышения эффективности функционирования экономики, государственного и местного управления, обеспечения прав на свободный поиск, передачу, распространение информации о состоянии экономического и социального развития общества. Это должно быть обеспечено за счет создания общегосударственной информационной системы и формирования соответствующего национального информационного ресурса.

Программа должна обеспечивать информационную безопасность Республики Беларусь, создание и масштабное использование ИКТ, в том числе специального назначения. Ее реализация рассматривается как необходимое условие устойчивого социально-экономического развития и экономического роста, повышения эффективности модернизации экономики и системы государственного управления, укрепления влияния государства в выравнивании социально-экономического и культурного уровня жизни в регионах страны в соответствии с программами социально-экономического развития республики.

«Электронная Беларусь» включает в себя несколько приоритетных направлений:

1. Создание общегосударственной автоматизированной информационной системы, основной задачей которой является формирование единого национального информационного ресурса.

2. Развитие телекоммуникационной инфраструктуры и создание пунктов доступа к открытым информационным системам. Этими пунктами могут быть и различные сети общего пользования, и разнообразные Интернет-кафе и классы, и терминалы в университетах, школах, библиотеках и многое другое.

3. Развитие и совершенствование ИКТ и формирование экспортно-ориентированной отрасли ИТ-индустрии. Таким образом, IT-индустрия официально признана перспективной, и теперь, вероятно, она будет всячески стимулироваться государством, ведь для страны с нехваткой природных ресурсов именно передовые технологии могут стать важным источником пополнения бюджета.

4. Совершенствование законодательной базы и системы государственного регулирования в сфере информатизации, создание правовых основ для широкого использования информационно-коммуникационных технологий во всех сферах общественной жизни республики.

5. Совершенствование деятельности государственных органов на основе использования ИКТ (создание автоматизированных информационно-аналитических систем, которые должны усовершенствовать и повысить эффективность работы государственных органов и органов местного самоуправления).

6. Развитие процессов информатизации в секторе реальной экономики, в том числе создание системы электронной торговли и логистики. При этом само понятие «электронной торговли» идет гораздо дальше привычных магазинов в Интернете и представляет собой определенную систему правил международной торговли, а также их использование, которое призвано существенно упростить торговлю и сократить затраты. Предполагается, что создание системы электронной торговли позволит сэкономить от 20 до 40 процентов финансовых средств, направляемых на подготовку и проведение торгов и организацию закупок, максимально исключить недобросовестную конкуренцию и злоупотребления со стороны продавцов и посредников в торговле, органично вписать экономику республики в международную экономическую систему, что является одним из условий вступления Беларуси во Всемирную торговую организацию.

7. Развитие системы подготовки и переподготовки специалистов по ИКТ и квалифицированных пользователей, а также формирование профессиональных образовательных программ и создание для их реализации аппаратных и программных средств, в том числе и системы дистанционного обучения.

8. Содействие развитию культуры и средств массовой информации посредством внедрения ИКТ — создание информационных ресурсов Национальной библиотеки, других ведущих библиотек, ресурсов культурологического профиля и представления их в национальном секторе Интернета, формирование электронной энциклопедии белорусской культуры, а также машинного фонда белорусского языка. Разработка национального новостного сервера в Интернете.

9. Совершенствование системы информационной безопасности республики с учетом Концепции национальной безопасности.

По окончанию программы «Электронная Беларусь» должны быть завершены работы по созданию общегосударственной автоматизированной информационной системы, сформирована единая информационная и телекоммуникационная инфраструктура, обеспечено внедрение системы электронной торговли для государственных нужд на республиканском уровне, стандартизованного электронного документооборота и систем обеспечения национальной безопасности.

Одним из важных результатов программы должно стать расширение числа пользователей сети Интернет и объемов получаемых с ее помощью услуг. Это расширение, в свою очередь, должно позволить снизить тарифы для пользователей научно-образовательной сферы, а также для организаций, задействованных в разработке информационных технологий.

Таким образом, программа «Электронная Беларусь» определяет основные направления стратегии развития информационного общества, основанного на широком распространении и обмене информацией, а также на подлинном участии всех заинтересованных сторон (правительства, частного сектора и гражданского общества) в процессах включения страны в мировое информационное пространство и ликвидации «цифрового неравенства».

В ходе реализации Программы в 2003—2006 годах были завершены в полном объеме и приняты работы по ряду проектов, в рамках которых разработаны и внедрены:

кадровый реестр Главы Государства;

типовой проект по созданию региональной автоматизированной информационно-аналитической системы на базе Брестской области;

единая информационная система контроля за выполнением поручений Главы государства в государственных органах;

автоматизированная система формирования информационных ресурсов Государственного кадастра Гомельской области и на ее основе аппаратно-программный комплекс информационно-аналитической системы поддержки принятия решений;

пилотный проект типовой информационной системы учета в товаро-транспортной сети «производитель сельхозпродукции — транспортировка — магазин» на базе предприятий Департамента хлебопродуктов Минсельхозпрода;

интегрированная автоматизированная информационная система по товарам и услугам, сформирован депозитарий штриховых идентификационных кодов производимой в республике продукции;

компьютерный фонд белорусского языка и информационная система «Машинный фонд белорусского языка», включающая словари, официальные наименования белорусских географических единиц, русско-белорусский и белорусско-русский двуязычные машинные словари;

автоматизированные информационно-аналитические системы по медицинским направлениям на основе электронной истории болезни.

В целях дальнейшего развития процессов информатизации в Республике Беларусь Постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 23 октября 2006 г. № 1396 утвержден новый состав проектов Программы, дополненный новыми проектами со сроками их выполнения в 2007—2010 годах.

Приоритетами нового состава проектов Программы являются создание базовых информационных ресурсов, их объединение и интеграция с другими информационными ресурсами, обеспечение доступа к ним со стороны физических и юридических лиц.

Реализация нового состава проектов Программы позволит сохранить преемственность в развитии разработок и эксплуатации информационных систем, созданных по проектам Программы в период 2003–2006 годы, и обеспечит комплексный своевременный уровень доступа органов государственной власти и управления, населения страны к государственным информационным ресурсам, развитие рынка информационных услуг.

В 2008 году были завершены работы по 20 проектам программы, из которых наиболее значимыми являются пять проектов.

1. Общегосударственная автоматизированная информационная система, обеспечивающая повышение эффективности функционирования государственных органов. В результате выполнения проекта создана техническая инфраструктура на базе РУП «Белтелеком» на основе защищенной виртуальной сети передачи данных, объединяющей сервера системы и технические средства владельцев базовых информационных ресурсов. Разработаны адаптеры и Интернет-портал для обеспечения доступа к информационным ресурсам госорганов, подсистема ведения общегосударственных классификаторов Республики Беларусь. Подключены базовые и иные информационные ресурсы, имеющие государственное значение: единый государственный регистр юридических лиц и индивидуальных предпринимателей Минюста, автоматизированная система «Паспорт» МВД, единый государственный регистр недвижимого имущества Госкомимущества, единый реестр административно-территориальных и территориальных единиц Госкомимущества, государственный реестр плательщиков МНС; централизованный банк данных о документах об образовании, выданных учреждениями образования Республики Беларусь Минобразования.

2. Общереспубликанская база данных для обмена информацией между государственными органами, иными государственными организациями в целях дальнейшей оптимизации работы по обращениям граждан для выдачи справок и других документов на основе заявительного принципа «одно окно». В результате выполнения проекта создана автоматизированная система, обеспечивающая электронное взаимодействие государственных органов и организаций при выполнении административных процедур по принципу «одного окна».

3. Автоматизированная система по сбору сведений от налоговых агентов о доходах плательщиков. В результате выполнения проекта создана общереспубликанская система и обеспечено создание базы данных по сбору налогов от физических лиц — граждан Республики Беларусь.

4. Автоматизированная информационная система идентификации и трассировки сырья и качества сельхозпродукции из него на основе международных стандартов. В результате выполнения проекта автоматизирована товаропроизводящая сеть различных отраслей сельского хозяйства, создана автоматизированная база данных широкой номенклатуры сельскохозяйственной продукции.

5. Программно-аппаратная платформа республиканского удостоверяющего центра инфраструктуры открытых ключей. Разработанная программно-аппаратная платформа имеет возможность взаимодействия с другими ведомственными информационными системами, в которых используется электронная цифровая подпись.

В 2009 году будут выполняться работы, направленные на:

решение задач системного анализа и развития процессов информатизации, связанных с реализацией закона «Об информации, информатизации и защите информации», Стратегией развития информационного общества в Республике Беларусь (внесение стратегии на рассмотрение в правительство — 1 квартал 2009 года);

решение организационных и технических вопросов, обеспечивающих развитие базового комплекса Общегосударственной автоматизированной информационной системы с целью формирования государственной системы оказания электронных информационных услуг на основе использования единых информационных и платежных систем государственного уровня;

участие в выполнении работ по нормативному обеспечению процессов формирования, использования, регистрации государственных информационных ресурсов и государственных информационных систем, оказанию государственных информационных услуг.

В 2009 планируется завершить следующие проекты:

«Разработка и развитие автоматизированной информационной системы Единого государственного регистра юридических лиц и индивидуальных предпринимателей Республики Беларусь (АИС ЕГР Развитие)».

«Разработать и внедрить Государственную информационную систему персонального учета населения Республики Беларусь».

«Разработать стратегию развития информационного общества в Республике Беларусь».

«Разработать и внедрить технические решения электронного документооборота Совета Министров Республики Беларусь».

Разработать технологию и программные средства построения системы Интернет-ресурсов Администрации Президента Республики Беларусь.

«Разработать и внедрить информационно-аналитическую систему Конституционного Суда» .

«Создание автоматизированной информационной системы Верховного Суда (АИС Верховного Суда) и ее интеграция с общим информационным ресурсом органов, учреждений юстиции и судов общей юрисдикции».

«Разработать технологию и программно-аппаратные средства и на их базе создать автоматизированную республиканскую телемедицинскую систему унифицированного электронного консультирования (РС ТЭК)».

«Разработать и создать республиканскую автоматизированную информационно-аналитическую систему «Травма».

«Разработать вторую очередь системы «Мингоринфосервис».

«Разработать и внедрить автоматизированную систему обеспечения деятельности Государственного секретариата Совета Безопасности Республики Беларусь на основе современных информационных технологий».

«Создание интегрированной информационной системы «Электронная оптовая торговля».

и другие.

Будут продолжаться работы по проектам:

«Модернизировать автоматизированную информационную систему обеспечения деятельности Администрации Президента Республики Беларусь на базе новых программно-технологических решений и создания новых подсистем».

«Разработать и внедрить единую автоматизированную систему органов Прокуратуры Республики Беларусь».

«Разработать и ввести в эксплуатацию вторую очередь автоматизированной системы информационного обеспечения пограничных войск».

«Ввести в промышленную эксплуатацию вторую очередь информационной системы управления Государственного военно-промышленного комитета (ИСУ Госкомвоенпрома). Разработать и ввести в промышленную эксплуатацию третью очередь ИСУ Госкомвоенпрома».

«Создать общий информационный ресурс органов, учреждений юстиции и судов общей юрисдикции».

«Создать интегрированную автоматизированную систему управления военными комиссариатами»

«Создание единой республиканской автоматизированной системы по расчету начислений и учету платежей населения за жилищно-коммунальные услуги».

«Развитие информационной системы и базы данных «Конъюнктура цен». Создать интегрированную систему электронного взаимодействия и систему международного обмена информацией».

«Создать на базе Национальной книжной палаты Беларуси информационную систему государственной библиографической информации».

«Разработать дистрибутив защищенной операционной системы для обеспечения деятельности государственных органов».

Рассматривается вопрос о включении в Программу ряда новых проектов:

«Развитие автоматизированной системы обработки информации Аппарата Совета Министров Республики Беларусь — вторая очередь»;

«Разработать и ввести в постоянную эксплуатацию межведомственную распределенную информационную систему «Банк данных электронных паспортов товаров»;

«Разработать централизованный банк данных о детях-сиротах и детях, оставшихся без родительской опеки, включая обязанных лиц»;

«Разработка второй очереди автоматизированной информационной системы «Взаимодействие», включая: развитие функций электронного взаимодействия государственных органов при постановке на учет субъектов хозяйствования по принципу «одно окно»; автоматизацию процедур взаимодействия при открытии и закрытии субъектами хозяйствования расчетных счетов в банках Республики Беларусь»;

«Создать автоматизированную информационную систему местных Советов депутатов (АИС «Местные Советы депутатов»)»;

«Развитие национальной системы электронного декларирования в таможенных органах Республики Беларусь на основе реализации электронного декларирования для всех таможенных режимов и разработки новых программно-технических комплексов в составе Единой автоматизированной системы таможенных органов».

№11История развития вычислительной техники.

Стремительное развитие цифровой вычислительной техники (ВТ) и становление науки о принципах ее построения и проектирования началось в 40-х гг. XX в., когда технической базой ВТ стала электроника и микроэлектроника, а основой для развития архитектуры компьютеров (называемых ранее ЭВМ) – достижения в области искусственного интеллекта.

До этого времени вычислительная техника сводилась к простейшим устройствам для выполнения арифметических операций над числами. Основой практически всех изобретенных за пять столетий устройств было зубчатое колесо, рассчитанное на фиксацию 10 цифр десятичной системы счисления. Первый эскизный рисунок тринадцатиразрядного десятичного суммирующего устройства на основе таких колес сделал Леонардо да Винчи.

Первым реально осуществленным механическим цифровым вычислительным устройством стала «Паскалина» великого французского ученого Блеза Паскаля (1642), которая представляла собой 6- или 8-разрядное устройство на зубчатых колесах, рассчитанное на суммирование и вычитание десятичных чисел.

Через 30 лет после «Паскалины» появился «арифметический прибор» Готфрида Вильгельма Лейбница – двенадцатиразрядное десятичное устройство для выполнения арифметических операций, включая умножение и деление.

В конце XVIII в. во Франции произошли два события, имеющие принципиальное значение для дальнейшего развития цифровой вычислительной техники:

• изобретение Жозефом Жаккаром программного управления ткацким станком с помощью перфокарт;

• разработка Гаспаром де Прони технологии вычислений, разделившей численные вычисления на три этапа: разработка численного метода, составление программы последовательности арифметических действий, проведение собственно вычислений путем арифметических операций над числами в соответствии с составленной программой.

Указанные новшества позже были использованы англичанином Чарльзом Беббиджем, осуществившим качественно новый шаг в развитии средств ВТ – переход от ручного к автоматическому выполнению вычислений по составленной программе. Им был разработан проект аналитической машины – механической универсальной цифровой вычислительной машины с программным управлением (1830—1846). Машина состояла из пяти устройств: арифметическое (АУ); запоминающее (ЗУ); управления (УУ); ввода (УВВ); вывода (УВ).

Именно из таких устройств и состояли первые ЭВМ, появившиеся спустя 100 лет. АУ строилось на основе зубчатых колес, на них же предлагалось реализовать ЗУ (на тысячи пятидесятиразрядных чисел). Для ввода данных и программы использовались перфокарты. Предполагаемая скорость вычислений – сложение и вычитание за 1 с, умножение и деление – за 1 мин. Помимо арифметических операций имелась команда условного перехода.

Следует отметить, что хотя и были созданы отдельные узлы, всю машину из-за ее громоздкости создать не удалось. Только зубчатых колес для нее понадобилось бы более пятидесяти тысяч. Изобретатель намечал использовать паровую машину для приведения в действие своей аналитической машины.

В 1870 г. (за год до смерти Беббиджа) английский математик Джевонс сконструировал первую в мире логическую машину, позволяющую механизировать простейшие логические выводы.

Создателями логических машин в дореволюционной России были Павел Дмитриевич Хрущев (1849-1909) и Александр Николаевич Щукарев (1884-1936).

Гениальную идею Беббиджа осуществил американский ученый Говард Айкен, создавший в 1944 г. первый релейно-механический компьютер. Основные блоки (арифметики и памяти) были исполнены на зубчатых колесах. Если Беббидж намного опередил свое время, то Айкен, использовав все те же зубчатые колеса, в техническом плане при реализации идеи Беббиджа использовал устаревшие решения.

Следует отметить, что в 1934 г. немецкий студент Конрад Цузе, работавший над дипломным проектом, решил сделать цифровую вычислительную машину с программным управлением. Им впервые в мире была использована двоичная система счисления. Она была двоичной 22-разрядной с плавающей запятой на шестьдесят четыре числа и работала на чисто механической (рычажной) основе. В 1937 г. на машине Z1 были произведены первые вычисления.

В том же 1937 г. Джон Атанасов (болгарин по происхождению, живший в США) начал разработку специализированного компьютера, впервые в мире применив электронные лампы (300 ламп).

В 1942—43 гг. в Англии с участием Алана Тьюринга была создана вычислительная машина «Колоссус». Эта машина, состоящая из двух тысяч электронных ламп, предназначалась для расшифровки радиограмм германского вермахта. Поскольку работы Цузе и Тьюринга были секретными, о "их в то время знали немногие и поэтому они не вызвали какого-либо резонанса в мире. Только в 1946 г. появилась информация об ЭВМ «ЭНИАК» (электронный цифровой интегратор и компьютер), созданной в США Д. Мочли и П. Эккертом, с применением электронной техники. В машине использовалось восемнадцать тысяч электронных ламп, и она выполняла около трех тысяч операций в секунду. Однако машина оставалась десятичной, а се память составляла лишь двадцать слов. Программы хранились вне оперативной памяти.

Почти одновременно в 1949-52 гг. ученые Англии, Советского Союза и США (Морис Уилкс, ЭВМ «ЭДСАК», 1949 г.; Сергей Лебедев, ЭВМ «МЭСМ», 1951 г.; Исаак Брук, ЭВМ «Ml», 1952 г.; Джон Мочли и Преспер Эккерт, Джон фон Нейман ЭВМ «ЭДВАК», 1952 г.) создали ЭВМ с хранимой в памяти программой.

Выделяют пять поколений ЭВМ.

Первое поколение (1945-1954) характеризуется появлением техники на электронных лампах. Это эпоха становления вычислительной техники. Большинство машин первого поколения были экспериментальными устройствами и создавались с целью проверки тех или иных теоретических положений. Вес и размеры этих компьютеров были такими, что они нередко требовали отдельных зданий.

Основоположниками компьютерной науки по праву считаются Клод Шеннон – создатель теории информации, Алан Тьюринг – математик, разработавший теорию программ и алгоритмов, и Джон фон Нейман — автор конструкции вычислительных устройств, которая до настоящего времени лежит в основе большинства компьютеров. В те же годы возникла еще одна новая наука, связанная с информатикой, – кибернетика – наука об управлении как одном из основных информационных процессов. Основателем кибернетики является американский математик Норберт Винер.

Во втором поколении (1955-1964) вместо электронных ламп использовались транзисторы, а в качестве устройств памяти стали применяться магнитные сердечники и барабаны – прототипы современных жестких дисков. Все это позволило сократить габариты и стоимость компьютеров, которые тогда впервые стали производиться на продажу.

Но главные достижения этой эпохи относятся к области программ. Во втором поколении впервые появилось то, что сегодня называется операционной системой. Тогда же были разработаны первые языки высокого уровня – Фортран, Алгол, Кобол. Два этих важных усовершенствования позволили значительно упростить и ускорить написание программ для компьютеров. При этом расширялась сфера применения компьютеров. Теперь уже не только ученые могли рассчитывать на доступ к вычислительной технике, поскольку компьютеры нашли применение в планировании и управлении, а некоторые крупные фирмы даже начали компьютеризировать свою бухгалтерию, предвосхищая этот процесс на двадцать лет.

В третьем поколении (1965-1974) впервые стали использоваться интегральные схемы – целые устройства и узлы из десятков и сотен транзисторов, выполненные на одном кристалле полупроводника (микросхемы). В то же время появлялась полупроводниковая память, которая и до настоящего времени используется в персональных компьютерах в качестве оперативной.

В те годы производство компьютеров приняло промышленный размах. Фирма IBM первой реализовала серию полностью совместимых друг с другом компьютеров от самых маленьких, размером с небольшой шкаф (меньше тогда еще не делали), до самых мощных и дорогих моделей. Наиболее распространенным в те годы было семейство System/360 фирмы IBM, на основе которого в СССР была разработана серия ЕС ЭВМ. Еще в начале 1960-х гг. появились первые мини-компьютеры – маломощные компьютеры, доступные по цене небольшим фирмам или лабораториям. Мини-компьютеры были первым шагом на пути к персональным компьютерам, пробные образцы которых были выпущены только в середине 1970-х гг.

Между тем количество элементов и соединений, умещающихся в одной микросхеме, постоянно росло, и в 1970-е гг. интегральные схемы содержали уже тысячи транзисторов.

В 1971 г. фирма Intel выпустила первый микропроцессор, который предназначался для только появившихся настольных калькуляторов. Это изобретение произвело в следующем десятилетии настоящую революцию. Микропроцессор является главной составляющей частью современного персонального компьютера.

На рубеже 1960-70-х гг. (1969) появилась первая глобальная компьютерная сеть ARPA, прототип современной сети Интернет. В том же 1969 г. одновременно появились операционная система Unix и язык программирования С («Си»), оказавшие огромное влияние на программный мир и до сих пор сохраняющие свое главенствующее положение.

Четвертое поколение (1975-1985) характеризуется небольшим количеством принципиальных новаций в компьютерной науке. Прогресс шел в основном по пути развития того, что уже изобретено и придумано, прежде всего, за счет повышения мощности и миниатюризации элементной базы и самих компьютеров.

Самая главная новация четвертого поколения — это появление в начале 1980-х гг. персональных компьютеров. Благодаря им вычислительная техника становится по-настоящему массовой и общедоступной. Несмотря на то, что персональные и мини-компьютеры по-прежнему по вычислительной мощности отстают от солидных машин, большая часть новшеств, таких как графический пользовательский интерфейс, новые периферийные устройства, глобальные сети, связана с появлением и развитием именно этой техники.

Большие компьютеры и суперкомпьютеры, конечно же, продолжают развиваться. Но теперь они уже не доминируют в компьютерном мире, как было раньше.

Некоторые характеристики вычислительной техники четырех поколений приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1 Поколения вычислительной техники

Характеристика	Поколение
	первое	второе	третье	четвертое
Основной элемент	Электронная лампа	Транзистор	Интегральная схема	Большая интегральная схема (микропроцес­сор)
Количество ЭВМ в мире, шт.	Сотни	Тысячи	Десятки тысяч	Миллионы
Размер ЭВМ	Большой	Значительно меньший	Мини-ЭВМ	МикроЭВМ
Быстродействие (услов­ное) операций/ с	Несколько единиц	Несколько де­сятков единиц	Несколько тысяч еди­ниц	Несколько десятков ты­сяч единиц
Носитель информации	Перфокарта, перфолента	Магнитная лента	Диск	Гибкий диск

Пятое поколение (1986 г. до настоящего времени) в значительной мере определяется результатами работы японского Комитета научных исследований в области ЭВМ, опубликованными в 1981г. Согласно этому проекту ЭВМ и вычислительные системы пятого поколения кроме высокой производительности и надежности при более низкой стоимости с помощью новейших технологий должны удовлетворять следующим качественно новым функциональным требованиям:

• обеспечить простоту применения ЭВМ путем реализации систем ввода/вывода информации голосом, а также диалоговой обработки информации с использованием естественных языков;

• обеспечить возможность обучаемости, ассоциативных построений и логических выводов;

• упростить процесс создания программных средств путем автоматизации синтеза программ по спецификациям исходных требований на естественных языках;

• улучшить основные характеристики и эксплуатационные качества вычислительной техники для удовлетворения различных социальных задач, улучшить соотношения затрат и результатов, быстродействия, легкости, компактности ЭВМ;

• обеспечить разнообразие вычислительной техники, высокую адаптируемость к приложениям и надежность в эксплуатации.

В настоящее время ведутся интенсивные работы по созданию оптоэлектронных ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой, представляющих собой распределенную сеть большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

№12 Классификация ЭВМ.

ЭВМ можно классифицировать по ряду признаков.

1. По принципу действия ЭВМ делятся на три больших класса в зависимости от формы представления информации, с которой они работают:

• АВМ – аналоговые вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения);

• ЦВМ – цифровые вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной (цифровой) форме;

• ГВМ – гибридные вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной как в цифровой, так и аналоговой форме. ГВМ совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. Их целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами.

По назначению ЭВМ можно разделить на три группы:

1. Универсальные (общего назначения) — предназначены для решения самых различных задач: инженерно-технических, экономических, математических, информационных и др., отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Они широко используются в вычислительных центрах коллективного пользования и в других мощных вычислительных комплексах. Характерными чертами универсальных ЭВМ является: высокая производительность; разнообразие форм обрабатываемых данных при большом диапазоне их изменения и высокой степени их представления; обширная номенклатура выполняемых операций, как арифметических, логических, так и специальных; большая емкость оперативной памяти; развитая организация системы ввода-вывода информации, обеспечивающая подключение разнообразных видов внешних устройств.

2. Проблемно-ориентированные — служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими процессами. Они используются для регистрации, накопления и обработки относительно небольших объемов данных, выполнения расчетов по относительно несложным алгоритмам. Проблемно-ориентированные ЭВМ обладают ограниченными по сравнению с универсальными ЭВМ аппаратными и программными ресурсами.

3. Специализированные — используются для решения узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. Узкая ориентация ЭВМ позволяет четко определить их структуру, существенно снизить сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности их работы. К специализированным ЭВМ можно отнести, например, программируемые микропроцессоры специального назначения.

По размерам и функциональным возможностям ЭВМ делятся на:

Сверхбольшие (суперЭВМ) — мощные многопроцессорные вычислительные машины с быстродействием от сотен миллионов до десятков миллиардов операций в секунду с большим объемом оперативной и внешней (дисковой) памяти, которые используются для сложных научных расчетов.

Большие ЭВМ (Mainframe — мэйнфреймы) — вычислительные машины, имеющие производительность десятки миллионов операций в секунду и многопользовательский режим работы. Основные направления эффективного применения мэйнфреймов — это решение научно-технических задач, работа в вычислительных системах с пакетной обработкой информации, работа с большими базами данных, управление вычислительными сетями и их ресурсами.

Малые (мини-ЭВМ) по основным характеристикам приближены к большим ЭВМ, но они более компактны и значительно дешевле больших ЭВМ. Мини-ЭВМ используются чаще всего для управления технологическими процессами, а также успешно применяются для вычислений в многопользовательских вычислительных системах, в системах автоматизированного проектирования, в системах моделирования и искусственного интеллекта.

Микро-ЭВМ обязаны своим появлением изобретению микропроцессора, наличие которого служило первоначально определяющим признаком микро-ЭВМ, хотя сейчас микропроцессоры используются во всех без исключения классах ЭВМ. Микро-ЭВМ выполняют как индивидуальное обслуживания пользователя, так и работу в автоматизированных системах управления.

Микро-ЭВМ делятся на универсальные и специализированные, которые, в свою очередь, могут быть многопользовательские и однопользовательские.

Универсальные многопользовательские микро-ЭВМ — мощные микро-ЭВМ, оборудованные несколькими видеотерминалами и функционирующие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать на них сразу нескольким пользователям.

Универсальные однопользовательские микро-ЭВМ — персональные компьютеры.

Специализированные многопользовательские микро-ЭВМ — сервера — используются в сетевых вычислительных системах.

Специализированные однопользовательские микро-ЭВМ — рабочие станции — используются для выполнения определенного вида работ (графических, инженерных, издательских и др.).

Следует отметить, что приведенная выше классификация ЭВМ носит достаточно условный характер и может быть расширена по ряду других признаков.

№13 Принципы строения и функционирования ЭВМ Джона фон Неймана.

Большинство современных ЭВМ функционирует на основе принципов, сформулированных в 1945 г. американским ученым венгерского происхождения Джоном фон Нейманом.

1. Принцип двоичного кодирования. Согласно этому, вся информация, поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью двоичных символов (сигналов).

2. Принцип программного управления. Компьютерная программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

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

4. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек, любая из которых доступна процессору в любой момент времени.

Согласно фон Нейману, ЭВМ состоит из следующих основных блоков (рис. 2.1):

1) устройство ввода/вывода информации;

2) память ЭВМ;

3) процессор, включающее устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ).

Устройство ввода/вывода

Память

(внутренняя, внешняя

Процессор

Рис. 2.1. Структура ЭВМ Джона фон Неймана

В ходе работы ЭВМ информация через устройства ввода попадает в память. Процессор извлекает из памяти обрабатываемую информацию, работает с ней и помещает в нее результаты обработки. Полученные результаты через устройства вывода сообщаются человеку.

Память ЭВМ состоит из двух видов памяти: внутренней (оперативной) и внешней (долговременной).

Оперативная память – это электронное устройство, которое хранит информацию, пока питается электроэнергией. Внешняя память – это различные магнитные носители (ленты, диски), оптические диски.

За прошедшие десятилетия процесс совершенствования ЭВМ шел в рамках приведенной обобщенной структуры.

№14 Персональные компьютеры и их классификация.

Как указывалось выше, персональный компьютер (ПК) представляет собой универсальную однопользовательскую микроЭВМ.

В общем случае, для удовлетворения потребностей пользователя ПК должен обладать следующими свойствами:

иметь относительно небольшую стоимость;

обеспечивать автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды;

обеспечивать гибкость архитектуры, делающей возможным ее перестройку для разнообразных применений в сфере управления, науки, образования, в быту;

иметь достаточно простую операционную систему и программное обеспечение, чтобы с ПК мог работать пользователь без специальной профессиональной подготовки;

и др.

Класс ПК имеет отдельную классификацию, которая может быть следующей.

Первый признак, по которому делятся компьютеры, — это «платформа». Большинство компьютеров в Беларуси являются IBM PC-совместимыми.

Вторая классификация — по назначению, исходя из которого ПК условно можно разделить на домашние компьютеры; рабочие станции (офисные компьютеры); «настольные издательства» и сервера (компьютеры-распорядители, контролирующие локальную сеть предприятия или узел Internet).

В соответствии с международным стандартом-спецификацией PC99 ПК по назначению делятся на следующие категории:

1. Массовый ПК (Consumer PC);

2. Деловой ПК (Office PC);

3. Портативный ПК (Mobile PC);

4. Рабочая станция (Workstation PC);

5. Развлекательный ПК (Entertainment PC).

Большинство ПК, присутствующих в настоящее время на рынке, попадают в категорию массовых ПК. Для деловых ПК обычно минимизированы требования к средствам воспроизведения графики, а к средствам работы со звуковыми данными требования вообще не предъявляются. Для портативных ПК обязательным является наличие средств для создания соединений удаленного доступа. В категории рабочих станций повышены требования к устройствам хранения данных, а в категории развлекательных ПК — к средствам воспроизведения звука и видео.

По конструктивным особенностям можно выделить следующие классы ПК:

Настольные компьютеры (Desktop).

Настольные мини-компьютеры (LCD PC, slim-desk) — конкуренты ноутбуков. Их корпус примерно в четыре раза меньше, чем у desktop; функциональные возможности больше чем у ноутбуков, но также есть ограничения в модернизации.

Планшетные компьютеры (Tablet PC) — «компьютер будущего»: процессор и «все внутренности» находятся за ЖКД, а экран чувствителен к нажатию (на значки надо нажимать пальцем, а вводить информацию специальным электронным пером).

Портативные компьютеры (ноутбуки) — обычно обладают теми же возможностями, что и стационарные (настольные) ПК, включая работу с CD/DVD и подключение к вычислительным сетям. Компактны, имеют вес от 2 до 5 кг, оснащены ЖКД.

Субноутбуки — ПК от очень маленьких с ЖКД 8 дюймов до «почти ноутбуков». Не имеют CD/DVD дисковода, но могут содержать модем и сетевую карту. Весят в 1,5—2 раза меньше ноутбуков, но имеют не очень высокую производительность.

Карманные компьютеры (PalmTop или PDA — Personal Digital Assistant) — используются как органайзер и записная книжка, для чтения электронных книг, как мультимедиа-центр и т.д. Позволяют вводить информацию специальным пером (но можно подключить клавиатуру). Оснащены средствами подключения к стационарным компьютерам. У компьютеров типа PDA объем возможностей обычно сокращен, некоторые из них только позволяют выполнять записи текстов, несложные вычисления и вести расписание.

№15 Основные компоненты и периферийные устройства ПК.

Конструктивно ПК состоит из системного блока, монитора, клавиатуры, мыши и внешних (периферийных) устройств.

Системный блок (корпус) представляет собой коробку из металла и пластмассы с блоком питания, в которой предусмотрены «посадочные места» для основных компонентов компьютера: системной (материнской) платы, накопителей (винчестера, дисковода, CD/DVD-приводов) и др. Системный блок характеризуется жёсткостью конструкции корпуса, мощностью блока питания, количеством «посадочных мест» и системой вентиляции.

Материнская (системная) плата несет на себе главные компоненты компьютера. Именно к ней подключаются все другие устройства, входящие в состав системного блока ПК. Функции материнской платы — связь и координация действий всех устройств компьютера, передача сигнала от одного устройства к другому с помощью системной шины.

Существуют материнские платы с интегрированными устройствами, заменяющими видеокарту, звуковую и сетевую карту. Однако большинство материнских плат содержит лишь основные узлы, а дополнительные внутренние устройства располагаются на отдельных (дочерних) платах, которые вставляются в специальные слоты расширения (щелевидные разъемы) на материнской плате.

Рис. 2.1. Вид материнской платы

На современной материнской плате могут присутствовать следующие разъемы (рис. 2.1):

1. Разъем для установки процессора.

2. Разъемы-»слоты» стандарта PCI и PCI-Express двух типов: короткие PCI-Express x1 и длинные (с более высокой скоростью передачи данных) PCI-Express x16 для подключения дополнительных плат (звуковой карты, видеокарты, встроенного модема и др.).

3. Разъем APG — слот, предназначенный для установки видеокарты (на старых материнских платах).

4. Слоты для установки оперативной памяти. Они привязаны к типу оперативной памяти и обычно на плате устанавливаются слоты для одного типа модулей памяти.

5. Разъемы для подключения накопителей: IDE — Imbedded Drive Electronics, SerialATA (SATA) и Floppy, а на некоторых платах SCSI — Small Computer Systems Interface.

Помимо разъемов на материнской плате имеются контроллеры (портов ввода-вывода, SATA, FireWire, сетевой и пр.), дополнительные контактные группы для подключения портов USB и IEEE1394 (FireWire), порта S/PDIF, а также звуковой кодек и другие элементы.

Материнская плата характеризуется: базовым набором микросхем (чипсетом); типом шины; видом и количеством слотов и контроллеров; типом поддерживаемой оперативной памяти; наличием интегрированных устройств; форм-фактором; фирмой производителем и т.д.

Базовый набор микросхем (чипсет) — самый важный показатель, от него напрямую зависят самые важные характеристики материнской платы — тип шины, скорость передачи данных, число поддерживаемых моделей процессоров, базовый тип оперативной памяти и параметры работы с ней и т.д. Каждый чипсет, как правило, сформирован под конкретное поколение процессоров.

Современный процессор не может работать без соответствующей системы охлаждения (max допустимая температура процессора порядка 90 градусов), поэтому на процессор устанавливается кулер — специальный вентилятор-охладитель. Большинство кулеров снабжены металлическим радиатором, «снимающим» тепло с поверхности кристалла. Радиатор современных кулеров, как правило, сделан из алюминия со специальными медными вставками (для улучшения теплопроводности).

№16 Структурная схема ПК.

Упрощенная структурная схема ПК представлена на рис. 2.2 (без выделения в качестве отдельных элементов материнской платы и блока питания).

Рассмотрим основные элементы данной схемы.

Процессор (микропроцессор) является основным элементом ПК и предназначен для управления работой всего ПК, а также для выполнения операций по обработке информации.

Системная шина — основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. Она включает в себя шину данных, адресную шину, шину инструкций (управления) и шину питания, обеспечивая три направления передачи информации:

1. Между процессором и основной памятью;

2. Между процессором и портами ввода-вывода внешних устройств;

3. Между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств.

Рис. 2.2. Упрощенная структурная схема ПК

Важнейшими функциональными характеристиками системной шины являются количество обслуживаемых ею устройств и ее пропускная способность, т.е. максимальная скорость передачи информации. Пропускная способность шины зависит от ее разрядности и тактовой частоты, на которой шина работает.

Все внешние устройства (точнее, их порты ввода-вывода) через соответствующие унифицированные разъемы подключаются к шине через адаптеры (специальные устройства сопряжения и обмена) или через контроллеры (электронные управляющие схемы).

Видеоадаптер (видеокарта) предназначен для подключения монитора к компьютеру. Его основное назначение — формирование видеосигнала для отображения данных на мониторе. Кроме этого, многие видеоадаптеры имеют дополнительные мультимедийные возможности: прием изображений с внешнего источника (видеокамера, видеомагнитофона или телевизионной антенны), вывод изображения на внешние источники (телевизор или видеомагнитофон), декодирование видеосигнала, поступающего с дисков VideoCD или DVD и др.

Видеоадаптер характеризуется:

графическим чипом (чипсетом);

объемом и типом видеопамяти (оперативной памяти видеоадаптера);

разрешающей способностью (максимальным количеством точек по горизонтали и вертикали, которое он способен воспроизвести на экране);

цветовым режимом (количеством отображаемых цветов);

максимальной частотой развертки (частотой обновления кадров);

интерфейсом подключения к системной плате;

дополнительными мультимедийными возможностями;

поддержкой цифрового интерфейса;

и др.

Адаптеры портов ввода-вывода обслуживают разнообразные внешние устройства, присоединение которых к ПК осуществляется через специальные схемные элементы — порты. В зависимости от способа передачи информации различают следующие порты:

Параллельные порты (LPT) позволяют передавать за один такт целый байт информации и применяются для быстрой связи на небольших расстояниях.

Последовательные порты (COM) за один такт передают один бит и, в общем случае, работают медленнее, но позволяют передавать данные на большие расстояния. Следует, однако, отметить, что современные последовательные порты типа USB и IEEE1394 превосходят по скорости параллельные, и поэтому вытесняют последние.

Специальные порты служат для подключения клавиатуры, микрофона и динамиков (для управления последними используется звуковая карта).

Игровой порт служит для подключения специального механического устройства джойстика, используемого в компьютерных играх.

Сетевой адаптер (сетевая плата) предназначен для сопряжения компьютера с физическим каналом передачи данных, т.е. для объединения ПК в локальную сеть. Сетевой адаптер осуществляет двунаправленную транспортировку данных: прием сигналов из канала и передачу их на шину компьютера или наоборот — прием данных из компьютера и передачу их на канал. При этом сетевой адаптер выполняет все необходимые преобразования структуры передаваемых сообщений строго в соответствии со стандартами, по которым построена данная вычислительная сеть.

Контроллеры НЖМД, НГМД и НОД обеспечивают подключение и функционирование накопителей на жестких магнитных дисках (винчестеров), накопителя на гибких магнитных дисках (дисковода), накопителей на оптических дисках (CD/DVD-приводов).

№17 Организация памяти ПК.

Внутренняя память ПК предназначена для хранения и обработки данных.

Емкость памяти измеряется в Байтах (1Байт = 8 Бит), Килобайтах (1 Кбайт = 1024 Байт), Мегабайтах (1Мбайт = 1024 Кбайт), Гигабайтах (1Гбайт = 1024 Мбайт), Терабайтах (1Тбайт = 1024 Гбайт).

Выделяют следующие виды внутренней памяти:

1. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, ROM — read only memory) — память для хранения программ управления работой и тестирования устройств ПК. Важнейшая микросхема ПЗУ — модуль BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода/вывода), в котором хранятся программы автоматического тестирования устройств после включения компьютера и загрузки ОС в оперативную память. ПЗУ сохраняет информацию и при отключенном питании компьютера, т.е. является энергонезависимой памятью. Большинство микросхем ПЗУ являются масочными (программируются изготовителем) — внести в них изменение невозможно.

2. Полупостоянное запоминающее устройство (ППЗУ,CMOS — Complementary Metal-Oxide Semiconductor)– 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.

3. Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, RAM — random access memory) — память для оперативной записи (оперативная память), хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе, выполняемом ПК в текущий период времени. Главными достоинствами оперативной памяти являются ее высокое быстродействие и возможность обращения к каждой ячейке памяти отдельно (прямой адресный доступ к ячейке). В качестве особенности ОЗУ следует отменить невозможность сохранения в ней информации после выключения питания ПК (энергозависимость).

Оперативная память выпускается в виде микросхем, собранных в специальные модули памяти, определенного типа и объема.

4. Кэш-память — служит буфером между оперативной памятью и микропроцессором и позволяет увеличить скорость выполнения операций, т.к. является сверхбыстродействующей. В нее помещаются данные, которые процессор получил, и будет использовать в ближайшие такты своей работы. При обращении микропроцессора к памяти сначала ищутся данные в кэш-памяти, а затем, если остается необходимость, в оперативной памяти.

№18 Процессор и его основные характеристики.

Важнейший компонент любого компьютера — его процессор (микропроцессор) — программно-управляемое устройство обработки информации, выполненное в виде одной или нескольких больших или сверхбольших интегральных схем.

В состав процессора входят следующие компоненты:

устройство управления — формирует и подает во все элементы ПК в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций;

арифметическо-логическое устройство (АЛУ) — предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией;

сопроцессор — дополнительный блок, необходимый для сложных математических вычислений и при работе с графическими и мультимедийными программами;

регистры общего назначения — быстродействующие ячейки памяти, используемые в основном как различные счетчики и указатели на адресное пространство ПК, обращение к которым позволяет значительно увеличить быстродействие выполняемой программы;

кэш-память — блок высокоскоростной памяти для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, обрабатываемой в данный момент времени или используемой в вычислениях. Это позволяет повысить производительность процессора;

шина данных — интерфейсная система, реализующая обмен данными с другими устройствами ПК;

генератор тактовых сигналов (импульсов);

контроллер прерываний;

и др.

Основными характеристиками процессора являются:

Тактовая частота — количество элементарных операций (тактов), которые процессор выполняет в одну секунду. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц) или гигагерцах (ГГц). Чем выше тактовая частота, тем быстрее работает процессор. Это утверждение верно для одного поколения процессоров, поскольку в разных моделях процессоров для выполнения определенных действий надо разное количество тактов.

Разрядность — количество двоичных разрядов (битов) информации, которое обрабатывается (или передается) за один такт. Разрядность также определяет количество двоичных разрядов, которое может быть использовано в процессоре для адресации оперативной памяти.

Процессоры также характеризуются: типом процессорного «ядра» (технологией производства, определяемой толщиной минимальных элементов микропроцессора); частотой шины, на которой они работают; размером кэш-памяти; принадлежностью к определенному семейству (а также поколению и модификации); «форм-фактором» (стандартом устройства и внешнего вида) и дополнительными возможностями (например, наличием специальной системы «мультимедийных команд», предназначенных для оптимизации работы с графикой, видео и звуком).

На сегодняшний день практически все настольные IBM PC-совместимые компьютеры имеют процессоры двух основных производителей (двух семейств) — Intel и AMD.

За всю историю развития IBM PC, в семействе микропроцессоров Intel сменилось восемь основных поколений (от i8088 до Pentium IV). Кроме того, корпораця Intel выпускала и выпускает побочные поколения процессоров Pentium (Pentium Pro, Pentium MMX, Intel Celeron и др.). Поколения микропроцессоров Intel отличаются скоростью работы, архитектурой, форм-фатором и т.д. Причем в каждом поколении выпускаются различные модификации.

Конкурентом микропроцессоров Intel на сегодняшний день является семейство микропроцессоров AMD: Athlon, Sempron, Opteron (Shanghai), Phenom.

Микропроцессоры Intel и AMD не совместимы (хотя и те, и другие соответствуют IBM PC-совместимости и поддерживают одни и те же программы) и требуют соответствующие материнские платы, а иногда и память.

Для ПК типа Macintosh (Apple) производятся собственные процессоры семейства Mac.

№19 Устройства внешней памяти.

Для хранения программ и данных в компьютере используют устройства внешней памяти — накопители.

По отношению к компьютеру они могут быть внешними и встраиваемыми (внутренними).

Накопители на жестких магнитных дисках — НЖМД (HDD — hard disk drive) в обиходе называют «винчестером». Они представляет собой совокупность из нескольких дисков (пластин) с нанесенными магнитными слоями, «насажанных» на одну ось электродвигателя и помещенных вместе с магнитными головками и устройствами для их перемещения в специальный металлический корпус.

НЖМД состоит из трех основных блоков:

1. Нескольких дисков, покрытых с двух сторон магнитным материалом, на которые записываются данные.

2. Механики, ответственной за вращение дисков и точное позиционирование системы читающих головок.

3. Электронной начинки — микросхем, ответственных за обработку данных и микросхемы Кэш-памяти.

Он характеризуется следующими параметрами:

объемом диска;

скоростью чтения данных;

средним временем доступа;

скоростью вращения диска;

размером КЭШ-памяти.

типом интерфейса.

Накопители на гибких магнитных дисках — НГМД (FDD — floppy disk drive) представляет собой устройство чтения/записи сменных гибких дисков (флоппи-дисков, дискет). Данные на гибких дисках хранятся подобно данным на винчестере за тем лишь исключением, что диск в дисководе вращается с много меньшей скоростью и он всего один. По мере развития компьютерных технологий диаметр дискеты уменьшался (от 8 до 3,5 дюймов), а плотность записи — увеличивалась (от 160 Кбайт до 1,44 Мбайт). Однако, в настоящее время из-за малой емкости и ненадежности флоппи-диски практически не применяются.

Накопители на оптических (лазерных) дисках — НОД как комплектующие для компьютера они стали использоваться с 90-х годов. Наиболее распространенными типами оптических дисков являются CD- и DVD-диски, однако технологии развиваются и появляются новые типы носителей, например Blu-ray Disc.

Поначалу пользователи компьютеров могли работать только с готовыми (записанными) дисками. Устройства CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory — «только для чтения») могли только считывать данные. Затем появились записываемые компакт-диски сначала CD-R (Compact Disk Recordable) — позволяющие выполнить однократную запись на диск, а затем CD-RW (Compact Disk Re-Writable) — допускающие многократную перезапись данных на диске. Соответственно стали выпускаться устройства (приводы), работающие с такими дисками.

Первые устройства были односкоростными, со скоростью считывания 150 Кбайт/с. Эта скорость принята за единицу. Скорость современных устройств задается в единицах, кратных данной скорости. Например, 52-скоростной (52х) CD-ROM читает информацию со скоростью 150x52=7800 Кбайт/с. Скорость чтения современных скоростных устройств может различаться для различных частей компакт-диска. В характеристиках обычно указывается максимальная скорость. Средняя скорость чтения при этом бывает меньше раза в два.

Для устройств CD-RW указываются три различных скорости. Первой принято указывать максимальную скорость записи компакт-дисков. На втором месте стоит скорость перезаписи (обычно эта скорость несколько меньше, чем скорость записи). Последней указывается скорость чтения CD-ROM.

«Классический» CD — «болванка» диаметром 12 см, которая может вместить 700 Мбайт данных или 80 минут аудиоинформации (первоначально — 650 Мбайт/74 минуты). Существуют также CD увеличенной емкости (до 900 Мбайт) и мини-CD (диаметр 8 см, емкость от 160 до 340 Мбайт).

Диски DVD являются развитием технологии хранения информации на лазерных дисках. Особенностью данных дисков является то, что при таких же внешних размерах, как и у CD, на DVD можно записать в десятки раз больше информации. Даже в самом простом варианте — в виде одностороннего однослойного диска — емкость DVD-носителя почти в 7 раз превышает объем CD. Высокая емкость DVD достигается за счет использования записывающего лазера с меньшей, чем у CD длинной волны, что позволяет повысить плотность дорожек.

Вначале был создан формат DVD-Video для хранения на DVD-дисках видеофильмов и DVD расшифровывалось как Digital Video Disc, то есть цифровой видеодиск. В дальнейшем были разработаны форматы DVD-ROM для хранения компьютерных данных и DVD-Audio — для хранения аудиозаписей и теперь для DVD используется название Digital Versatile Disk, что переводится как цифровой универсальный диск.

Как и у CD, у DVD-дисков существуют как промышленно изготавливаемые носители, так и однократно или многократно записываемые диски. Для обычных DVD на однослойный односторонний диск можно записать 4,7 Гб информации, а на двухслойный — 8,5 Гб; на двухсторонний соответственно — 9,4 Гб и 17 Гб.

До 2003 года двухслойными могли быть только «штампованные» заводские диски, но появились приводы DL DVD (Dual Layer DVD), что дало возможность записывать двухслойные диски в домашних условиях. Помимо двухслойных дисков, приводы DL DVD могут записывать и обычные однослойные DVD-диски всех модификаций, а также и CD-диски.

Примечание. в отличие от DL DVD, аббревиатура Dual DVD — это обозначение привода, который может работать с дисками как «плюсового», так и «минусового» форма.

Для дисководов DVD-ROM принята единица скорости чтения, равная восьми скоростям чтения CD-ROM. Таким образом, если в документации к устройству указана четвертая скорость чтения DVD, это соответствует скорости передачи 4800 Кб/с (4х150х8).

Устройства чтения/записи CD– и DVD–дисков (приводы) состоят из двигателя, вращающего компакт-диск, системы загрузки дисков, оптической считывающей системы и устройства управления, размещенных в едином корпусе. Они могут быть внутренними и внешними. Внешние устройства обычно используют для подключения к компьютеру шину USB 2.0 или высокоскоростную шину FireWire (IEEE1394), но могут подключаться и к шине SCSI. Некоторые внешние устройства записи CD-RW имеют независимый источник питания и могут использоваться как носимые проигрыватели компакт-дисков.

Все внутренние приводы компакт-дисков имеют звуковой выход, подключаемый к звуковой плате компьютера. При воспроизведении аудиодисков звуки передаются именно через этот интерфейс. Современные устройства имеют дополнительно цифровой выход и если звуковая плата имеет цифровой вход, то при подключении дисковода по данному интерфейсу качество воспроизведения звука повышается.

Blu-ray Disc, BD (от англ. blue ray — голубой луч и disc — диск) — формат оптического носителя, используемый для записи и хранения цифровых данных, включая видео высокой чёткости с повышенной плотностью. Стандарт Blu-ray получил своё название от использования для записи и чтения коротковолнового «синего» (технически сине-фиолетового) лазера.

Использование в технологии Blu-ray для чтения и записи сине-фиолетового лазер с длиной волны 405 нм (обычные DVD и CD используют красный и инфракрасный лазеры с длиной волны 650 нм и 780 нм соответственно) позволило сузить дорожку вдвое по сравнению с обычным DVD-диском (до 0,32 мкм) и увеличить плотность записи данных.

С момента появления формата в 2006 году и до начала 2008 года у Blu-ray существовал серьезный конкурент — альтернативный формат HD DVD, который являлся дальнейшим развитием формата DVD и мог хранить в три раза больше данных — 15Гб на одном слое. В феврале 2008 года создатель формата Toshiba прекратила разработки в области HD DVD, что положило конец так называемой «войне форматов».

На данный момент доступны диски Blu-ray форматов BD RE (Blu-ray Disc Rewritable), BD R (Blu-ray Disc Recordable) и BD ROM (Blu-ray Disc ROM / Video Distribution Format) размером 120 мм и 80 мм. Диски Blu-ray имеют следующую емкость:

Диаметр диска	Объем (один слой)	Объем (два слоя)
12 см, односторонний	25 Гб	50 Гб
12 см, двухсторонний	50 Гб	100 Гб
8 см, односторонний	7.8 Гб	15.6 Гб
8 см, двухсторонний	15.6 Гб	31.2 Гб

Флэш-память представляет собой особый вид энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти, построенной на основе интегральных микросхем.

Благодаря низкому энергопотреблению, компактности, долговечности и относительно высокому быстродействию, флэш-память идеально подходит для использования в качестве накопителя не только в ПК, но и в таких портативных устройствах, как цифровые фото- и видеокамеры, мобильные телефоны, портативные компьютеры, MP3-плееры, цифровые диктофоны, и т.п.

Можно выделить следующие два вида флэш-памяти:

Flash-накопители, содержащие в себе пластинку «флэш-памяти», появились в 2001 году. На сегодняшний день их емкость достигает 32 Гбайт. Перенос данных с Flash-накопителя на компьютер осуществляется через USB-порт.

Карты Flash-памяти (используются в различных видах мобильных устройств — телефонах, цифровых фотоаппаратах, видеокамерах и др.). Считывать и записывать такие карты можно несколькими способами. Самый простой — подключить к компьютеру устройство, в котором они используются. Однако некоторые устройства работают со скоростью передачи данных, отличной от современных ПК. Поэтому удобнее использовать универсальный картридер, который подключается к USB-порту и обеспечивает максимальную скорость передачи данных.

Стримеры — устройства памяти на магнитной ленте емкостью от 40 Мбайт до десятков Гигабайт. По конструкции и принципу действия напоминает магнитофон. Применяются для операций резервного копирования и архивирования данных винчестера.

Мобильные винчестеры стали использоваться в качестве переносных накопителей уже давно. В принципе, мобильным (переносным) может стать любой винчестер, «упакованный» в соответствующий футляр, который можно подключать к компьютеру через параллельный или USB-порт. Современные модели мобильных винчестеров, подключаемые к скоростным портам USB2.0 или FireWire, удобны и быстры (скорость чтения и записи у них практически такая же, как у встроенных винчестеров и емкость фактически не ограничена).

Частичная «мобильность» винчестера получается при использовании Mobile Rack. В корпус компьютера устанавливаются специальные «салазки», подключенные к обычному кабелю IDE. А уже в них устанавливается переносная «коробочка» с винчестером.

Накопители ZIV (ZIV-drive), представленные в 2001 году компанией Hundai — «среднее» между Flash-накопителями и мобильными винчестерами. С последними их объединяет принцип работы и большая емкость (до 100 Гбайт), а с Flash-накопителями — малый вес, компактность и высокая стоимость мегабайта памяти. В принципе, ZIV — это тот же мобильный винчестер, только очень маленький и изящный, и не нуждающийся в дополнительном питании (необходимую электроэнергию он получает через USB-порт).

№20 Устройства ввода и их подключение к компьютеру.

Дигитайзер (графический планшет) является аппаратным средством для создания чертежей и рисунков. Первоначально он использовался для профессиональных графических работ в САПР, но затем с его помощью стали рисовать и произвольные объекты.

В комплект дигитайзера входят: планшет, круговой курсор (удобен для ввода чертежей) и световое (компьютерное) перо, иногда прилагается прозрачная накладка для оцифровки оригинала вручную.

Графические планшеты можно разделить на несколько типов.

К первому типу относятся модели для ввода произвольной графической информации. К ним прилагается перо, в отдельных моделях — специальная мышь. Помимо самых необходимых функций и свойств модели оснащаются дополнительными кнопками, программным обеспечением и аксессуарами.

Второй тип — это различные «планшетообразные» конструкции, например, мини-планшеты или TouchWriter — панель тачпад с повышенной чувствительностью, которую можно использовать для создания графических изображений.

Третий тип — это устройства, рожденные в результате «скрещивания» планшетов с мониторами — планшеты-мониторы — устройства, которые фактически интегрируются в само тело ПК. Иногда их зовут интерактивными перьевыми дисплеями. Это высококлассные, имеющие достаточно широкие возможности и комфортабельные в использовании устройства решили основной недостаток дигитайзеров, когда, работая на планшете, пользователь видит результат в другом месте (на экране). В них соединяются все преимущества компьютера с его широкими возможностями по обработке изображений с процессом работы электронным пером.

Планшеты-мониторы имеют подставку, посредством которой могут принимать как вертикальное (свойственное мониторам), так и горизонтальное (свойственное планшетам) положение, а также любой угол, находящийся в диапазоне от 90 до 180 градусов.

Планшеты характеризуются типом, размером рабочей площади (в дюймах), разрешением (линии на дюйм), чуствительностью к нажатию и т.д. Также важны характеристики пера. У планшетов-мониторов присутствуют также и характеристики ЖК-мониторов (яркость, контрастность, угол обзова, время отклика и т.д.).

Большинство графических планшетов подключается к USB-порту.

Модем — это устройство сопряжения компьютера и обычной телефонной линии. Компьютер вырабатывает дискретные электрические сигналы (последовательности двоичных 0 и 1), а по телефонным линиям информация передается в аналоговой форме, поэтому модемы выполняют цифро-аналоговое и обратное преобразование. При передаче информации модемы налагают цифровые сигналы компьютера на непрерывно несущую частоту телефонной линии (модулируют ее), а при получении извлекают (демодулируют) информацию и передают ее в цифровой форме в компьютер.

Модем представляет собой устройство, которое имеет цифровой интерфейс связи с компьютером и аналоговый интерфейс для связи с телефонной линией — разъем для телефонного кабеля. Некоторые модемы, кроме передачи и получения сигнала, имеют дополнительные функции, например автоматический набор номера, ответ и повторный набор и т.д. Современный модем может работать автоответчиком, определителем номера и др. Если модем конструктивно сопряжен с телефаксом (так называемый факс-модем), то он может автоматически пересылать подготовленные на компьютере документы на факс и принимать факсы. Сложные модемы имеют достаточно мощный процессор (иногда несколько), постоянную и оперативную память, аналоговую часть, ответственную за сопряжение модема с телефонной сетью — устройство набора номера, усилитель, цифро-аналоговый и аналого-цифровой преобразователи и контролер, который всем этим управляет.

По конструктивному исполнению модемы бывают внутренними (PCI–интерфейс) и внешними. У внешних модемов бывает два интерфейса: «старый», последовательный (коммуникационный COM-порт) и новый — USB-порт, который предоставляет возможность обойтись без блока питания, так как все необходимое питание поступает прямо по шине USB.

Звуковые карты — это устройства для ввода/вывода и обработки звукового сигнала.

Любая звуковая карта имеет дело с двумя основными форматами компьютерного звука: цифровым (WAV-формат) и синтезированным (MIDI). Следовательно, в ее конструкции есть два основных элемента, отвечающих за работу с этими видами: цифро-аналоговый и аналого-цифровой преобразователь и синтезатор. Также на плате располагаются и другие элементы: микросхема, иногда модуль спецэффектов и т.д.

На звуковой карте могут находиться следующие разъемы:

1. Внешние:

Игровой или MIDI-порт, предназначенный для подключения джойстика, MIDI-клавиатуры или чего-либо иного, работающего через MIDI-интерфейс, например синтезатора.

Линейный и микрофонный входы.

Линейный выход для подключения активных колонок или усилителя.

Аудио-выход, который обычно используется только для подключения небольших наушников.

Цифровой вход и цифровой выход для подключения внешних цифровых устройств.

2. Внутренние:

Внутренний вход (обычно используется для подключения CD-ROM).

Внутренний выход.

Цифровой вход (обычно используется для цифрового подключения CD/DVD).

Дополнительные разъемы для внутреннего подключения таких устройств, как модем, плата видеомонтажа, TV-тюнер и др.

Современные звуковые платы характеризуются: видом и количеством разъемов, количеством поддерживаемых колонок; максимальной разрядностью, частотой записи и воспроизведения звука; поддержкой стандартов объемного звучания и др.

Большинство звуковых карт имеют PCI–интерфейс.

фотоэлемент сканера. Для ввода цветного изображения нужен цветной сканер. На качество сканирования, особенно цветного, сильно влияет цветовая чувствительность сканирующего элемента. Чем больше его цветовой диапазон, тем плавней получаются цветовые переходы и тем естественней выглядит полученное изображение. Хорошие цветные сканеры способны давать изображение практически фотографического качества.

Сканер является устройством, которое позволяет оцифровывать (считывать и вводить в компьютер) машинописные тексты, изображения фотографий, рисунков, монет, печатных плат и иных плоских объектов.

Сканеры можно классифицировать по следующим признакам:

способу использования (ручные, планшетные, листопротяжные/роликовые, планетарные/проекционные, барабанные, слайд-сканеры, сканеры штрих-кода);

оптическому разрешению (может колебаться от 300 до нескольких тысяч dpi);

методу сканирования (однопроходный, двухпроходный);

способу формирования изображения (прибором с зарядовой связью (ПЗС), фотоэлектронным умножителем (ФЭУ), контактным датчиком);

глубине цвета (количеству оттенков, которые сканер способен распознать: 24, 30, 36, 48 бит);

скорости обработки (скорость сканирования одной линии в миллисекундах);

способу подключения к компьютеру (подключаемые к параллельному (LPT) порту, USB-сканеры, сканеры с SCSI-интерфейсом);

и т.д.

Если сканер черно-белый, то речь идет о том, сколько градаций серого может различить

Трекбол (TrackBall) — указательное устройство ввода информации об относительном перемещении для компьютера. Аналогично мыши по принципу действия и по функциям. Трекбол функционально представляет собой перевернутую мышь. Шар находится сверху или сбоку, и пользователь может вращать его ладонью или пальцами, при этом не перемещая корпус устройства. Несмотря на внешние различия, трекбол и мышь конструктивно похожи — при движении шар приводит во вращение пару валиков или, в более современном варианте, его сканируют оптические датчики перемещения (как в оптической мыши).

Трекболы отличаются размещением шарика: на некоторых моделях он управляется большим пальцем руки, на других же расположен по центру или правее центра и управляется указательным, средним и безымянным пальцами. На большинстве моделей шарик достигает 4-6 см в диаметре, однако существуют и модели с шариком около 1 см в диаметре. Почти на всех моделях кроме шара и кнопок присутствует также колесо прокрутки.

Тачпад (TouchPad) представляет собой чувствительную контактную площадку, движение пальца по которой вызывает перемещение курсора.

Тачпад поддерживает индустриальный стандарт «мышь» плюс собственные, специфические, расширенные протоколы, т.е. подключив к компьютеру тачпад, ее сразу можно использовать как обычную «мышку», без инсталляции ее собственного драйвера. При инсталляции драйвера тачпад представляет дополнительные возможности.

В подавляющем большинстве современных ноутбуков применяется именно это указательное устройство, обладающее самой высокой надежностью из-за отсутствия движущихся частей.

Тачпады являются устройствами с довольно низким разрешением. Это позволяет использовать их в повседневной работе за компьютером (офисные приложения, веб-браузеры, логические игры), однако делает очень сложной работу в графических редакторах и практически невозможной игру в 3D-шутерах и стратегиях.

Дальнейшим развитием тачпад является TouchWriter — панель тачпад с повышенной чувствительностью, одинаково хорошо работающая как с пальцем, так и со специальной ручкой. Эту панель также можно использовать для создания графических изображений.

Световое перо (стило) — один из инструментов ввода графических данных в компьютер, разновидность манипуляторов. Внешне имеет вид шариковой ручки или карандаша, соединённого проводом с одним из портов ввода-вывода компьютера. Обычно на световом пере имеется одна или несколько кнопок, которые могут нажиматься рукой, удерживающей перо. Ввод данных с помощью светового пера заключается в прикосновениях или проведении линий пером по поверхности экрана ЭЛТ-монитора (невозможно использовать с обычными ЖК-мониторами).

В наконечнике пера устанавливается фотоэлемент, который регистрирует изменение яркости экрана в точке, с которой соприкасается перо, за счёт чего соответствующее программное обеспечение вычисляет позицию, «указываемую» пером на экране и может, в зависимости от необходимости, интерпретировать её тем или иным образом, обычно как указание на отображаемый на экране объект или как команду рисования. Кнопки используются аналогично кнопкам манипулятора типа «Мышь» — для выполнения дополнительных операций и включения дополнительных режимов.

Также световое перо может быть элементом дигитайзера (графического планшета). В этом случае пером пишут или рисуют не по экрану монитора, а по поверхности планшета.

Сенсорный экран — устройство ввода-вывода информации, представляющее собой экран, реагирующий на прикосновения к нему.

Сенсорные экраны используются в платёжных терминалах, информационных киосках, оборудовании для автоматизации торговли, карманных компьютерах, операторских панелях в промышленности.

К современным устройствам ввода-вывода, помимо базовых (клавиатура, мышь, монитор), обеспечивающих минимально необходимые функции ПК, можно отнести различные манипуляторы (трэкбол, тачпад/трекпад, всетовое перо, игровые манипуляторы — джойстики и т.п.), сенсорные экраны, а также перефирийные устройства: принтер, сканер, плоттер, дигитайзер, модем, звуковую карту и др.

Клавиатура является основным устройством для ввода в компьютер информации и команд управления. Клавиатура стационарного компьютера, как правило, представляет собой самостоятельный конструктивный блок. У переносных компьютеров клавиатура входит в корпус и число клавиш на ней значительно меньше, чем у стационарных.

Кроме основного набора клавиш (от 104 до 109), клавиатура может иметь дополнительные кнопки (для работы в Интернет и для управления мультимедийными устройствами). Существуют также клавиатуры с различными дополнительными устройствами ввода, например, с сенсорным указателем, с устройством для считывания штрихового кода (применяются для компьютеров, используемых в качестве кассовых аппаратов) и др.

Стоит также отметить, что выпускаются клавиатуры с изменениями в форме: как бы «разломанные» надвое, изогнутые, снабженные подставками для кистей рук и т.д.

Современные клавиатуры выпускаются как с проводом (PS/2 или USB-интерфейс), так и беспроводные. Беспроводные клавиатуры состоят из собственно клавиатуры и приемопередатчика, использующего высокочастотные радиоволны. Есть также передатчики, использующие инфракрасное излучение, но они не получили большого распространения.

Мышь относится к специальным устройствам для управления курсором и подачи некоторых команд, называемым манипулятор.

Мышь характеризуется следующими основными параметрами:

количеством кнопок (две, три, две кнопки и скроллер (колесико) и т.д.);

конструкцией (оптико-механические, оптические);

способом подключения к компьютеру (к порту PS/2, к USB или беспроводные мыши).

№21 Устройства вывода и их подключение к компьютеру.

К современным устройствам ввода-вывода, помимо базовых (клавиатура, мышь, монитор), обеспечивающих минимально необходимые функции ПК, можно отнести различные манипуляторы (трэкбол, тачпад/трекпад, всетовое перо, игровые манипуляторы — джойстики и т.п.), сенсорные экраны, а также перефирийные устройства: принтер, сканер, плоттер, дигитайзер, модем, звуковую карту и др.

Мониторы предназначены для вывода (отображения) информации и бывают двух основных типов: с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ, CRT) и жидкокристаллические (ЖК/ЖКД, LCD). В качестве монитора также могут быть использованы плоские плазменные панели PDP (Plasma Display Panel).

В большинстве случаев монитор — самостоятельный блок (за исключением портативных компьютеров). Цветные мониторы реализованы RGB (Red-Green-Blue) — моделью, т.е. используются три цвета (красный-зеленый-синий) различной интенсивности (0—255) и их смешивание в различных пропорциях дает все гамму цветов. Минимальная яркость (0) дает черный цвет, а максимальная (255) — белый.

Мониторы характеризуются:

размером по диагонали в дюймах;

разрешающей способностью;

размером зерна люминофора (чем меньше размер зерна, тем более четкое изображение);

частотой развертки (для ЭЛТ должно быть минимум 85 Гц);

наличием дополнительных мультимедийных возможностей;

соответствием стандартам эргономичности и безопасности;

возможностями настройки и коррекции изображения;

наличием дополнительных входов и выходов;

и др.

Помимо вышеперечисленных, ЖК-мониторы также характеризуются: пропорциями экрана, углом обзора, временем отклика, типом матрицы, возможностью работать в панорамном режиме, интерфейсом подключения и др.

Сенсорный экран — устройство ввода-вывода информации, представляющее собой экран, реагирующий на прикосновения к нему.

Сенсорные экраны используются в платёжных терминалах, информационных киосках, оборудовании для автоматизации торговли, карманных компьютерах, операторских панелях в промышленности.

Принтер — устройство, предназначенные для вывода информации из компьютера. Существует большое число разнообразных моделей принтеров, различающихся принципом действия, интерфейсом, производительностью, функциональными возможностями.

Основными типами принтеров являются матричные (игольчатые), струйные и лазерные.

Матричные принтеры в качестве основного узла они имеют печатающую головку, представляющую собой обойму, несущую тонкие металлические стержни (иглы), которые размещены перпендикулярно бумаге. Печатающая головка движется вдоль печатаемой строки, а иглы в нужный момент ударяют по бумаге через красящую ленту, что обеспечивает изображение символов. Формат матричных принтеров обычно А4 или А3.

Матричные отличаются нетребовательностью к бумаге, позволяют получать несколько копий (печать через копирку), а также могут печатать на рулонной бумаге. Практически все принтеры оборудованы устройством подачи бумаги. У большинства принтеров имеется возможность точного позиционирования вручную печатающей головки, что позволяет производить печать в опеределенное место, например — на печатном бланке.

К недостаткам этих принтеров следует отнести низкую скорость печати, высокий уровень шума и недостаточное качество печати, а также невозможность цветной печати.

Струйные принтеры формируют изображение микрокаплями специальных чернил, выбрасываемых на бумагу через миниатюрные сопла. Этот способ печати обеспечивает более высокое качество печати по сравнению с матричными, а также реализовать цветную печать, которая формируется наложением друг на друга нескольких цветов. Обычный цветной струйный принтер имеет четыре основных цвета: Cyan (голубой-синий), Magenta (пурпурный-красный), Yellow (желтый) и Black (черный). Такую цветовую модель называют CMYK (Cyan-Magenta-Yellow-blaK). В так называемых «фото-принтерах» применяется большее количество цветов, что позволяет повысить качество цветопередачи.

Струйные принтеры могут работать с нестандартными форматами бумаги (например, с конвертами), а также печатать на пленке, ткани и т.п.

Большинство струйных принтеров имеют формат А4, хотя есть и большего размера. Выпускаются также широкоформатные принтеры (как цветные, так и черно-белые), предназначенные для печати плакатов, чертежей, графиков и т.п.

Струйные принтеры практически бесшумны. Однако есть у них и недостатки: невысокая скорость печати, требовательность к качеству бумаги и др.

Лазерные принтеры являются ближайшими родственниками ксерокса, в нем используется тот же самый принцип печати, который позволяет достичь высокого качества печати. Они также отличаются высокой скоростью печати и низкой себестоимостью отпечатка (по сравнению со струйными принтерами).

Формат бумаги у лазерных принтеров обычно А4 или А3, имеется также возможность печати на пленках или иных материалах, отличных от бумаги. Встречаются также модели, способные печатать на рулонной бумаге, а также модели с устройством для двусторонней печати.

Для лазерного принтера важной характеристикой является объем встроенной памяти (буфера печати), поскольку он сначала формирует изображение целиком, а только потом начинает его печатать, причем черно-белые принтеры должны иметь больший объем памяти чем цветные.

При выборе принтера обычно обращают внимание на следующие характеристики:

разрешающую способность (для качественной печати у струйного принтера должно быть разрешение не менее 600 dpi (точек на дюйм), у лазерного — не менее 1200 dpi);

качество и скорость печати;

возможность цветной;

формат бумаги, способ подачи бумаги и наличие автоподатчика;

стоимость печати и расходных материалов (стоимость и ресурсы красящих элементов);

объем встроенной памяти (для лазерных принтеров);

совместимость с имеющимися программами и установленные шрифты;

способ подключения к компьютеру (большинство современных принтеров подключаются через USB-порт, также выпускаются принтеры, подключаемые к стандартному параллельному (LPT) порту или одновременно с возможностью подключения через оба порта);

и др.

Плоттер (графопостроитель) предназначен для вывода графической информации на бумажный носитель большого формата (например, А2, А1 и более).

Плоттеры бывают векторные (вычерчивающие изображения с помощью пера, фломастера или карандаша) и растровые (термографические, электростатические, струйные и лазерные).

Конструктивно плоттеры подразделяются на планшетные и барабанные.

Основные характеристиками плоттеров являются следующие: скорость вычерчивания; возможность цветного изображения и передача полутонов; разрешающая способность и четкость изображения.

Существуют режущие плоттеры (каттеры), осуществляющие вывод на допустимый технологический материал с применением специального режущего инструмента.

Звуковые карты — это устройства для ввода/вывода и обработки звукового сигнала.

Любая звуковая карта имеет дело с двумя основными форматами компьютерного звука: цифровым (WAV-формат) и синтезированным (MIDI). Следовательно, в ее конструкции есть два основных элемента, отвечающих за работу с этими видами: цифро-аналоговый и аналого-цифровой преобразователь и синтезатор. Также на плате располагаются и другие элементы: микросхема, иногда модуль спецэффектов и т.д.

На звуковой карте могут находиться следующие разъемы:

1. Внешние:

Игровой или MIDI-порт, предназначенный для подключения джойстика, MIDI-клавиатуры или чего-либо иного, работающего через MIDI-интерфейс, например синтезатора.

Линейный и микрофонный входы.

Линейный выход для подключения активных колонок или усилителя.

Аудио-выход, который обычно используется только для подключения небольших наушников.

Цифровой вход и цифровой выход для подключения внешних цифровых устройств.

2. Внутренние:

Внутренний вход (обычно используется для подключения CD-ROM).

Внутренний выход.

Цифровой вход (обычно используется для цифрового подключения CD/DVD).

Дополнительные разъемы для внутреннего подключения таких устройств, как модем, плата видеомонтажа, TV-тюнер и др.

Современные звуковые платы характеризуются: видом и количеством разъемов, количеством поддерживаемых колонок; максимальной разрядностью, частотой записи и воспроизведения звука; поддержкой стандартов объемного звучания и др.

Большинство звуковых карт имеют PCI–интерфейс.

№22Устройства ввода/вывода 3D изображений.

Одним из направлений развития информационных технологий является разработка устройств, позволяющих работать с 3-мерными изображениями.

3D-сканер — устройство, анализирующее физический объект и на основе полученных данных создающее его 3D-модель.

3D-сканеры делятся на 2 типа по методу сканирования: контактный ( сканер непосредственно контактирует с исследуемым объектом) и неконтактный.

Неконтактные устройства в свою очередь можно разделить в 2 отдельные категории:

Активные сканеры излучают на объект некоторые направленные волны (чаще всего свет, луч лазера) и обнаруживают его отражение для анализа. Возможные типы используемого излучения включают свет, ультразвук или рентгеновские лучи.

Пассивные сканеры не излучают ничего на объект, а вместо этого полагаются на обнаружение отраженного окружающего излучения. Большинство сканеров такого типа обнаруживает видимый свет — легкодоступное окружающее излучение.

Полученные методом сканирования 3D-модели в дальнейшем могут быть обработаны средствами САПР и, в дальнейшем, могут использоваться для разработки технологии изготовления и инженерных расчётов. Для вывода 3D-моделей могут использоваться такие средства, как 3D-монитор и 3D-принтер.

3D-монитор — это средство отображения информации, позволяющее видеть трёхмерное изображение.

Существует несколько разновидностей трёхмерных мониторов:

Стереоскопические 3D-дисплеи — формируют отдельные изображения для каждого глаза (такой принцип используется в стереоскопах).

Автостереоскопические 3D-дисплеи — воспроизводят трёхмерное изображение без каких-либо дополнительных аксессуаров для глаз или головы (таких как стереоочки или шлемы виртуальной реальности).

Голографические 3D-дисплеи — имитируют пространственное размещение световых волн в таком виде, как они располагались бы при отражении света от реального трёхмерного объекта.

Объёмные дисплеи — используют различные физические механизмы для показа светящихся точек в пределах некоторого объёма. Такие дисплеи вместо пикселов оперируют вокселами. Объёмные дисплеи строятся на разных принципах. Например, могут состоять из множества плоскостей, формирующих изображение, которые расположены одна над другой, или плоских панелей, создающих эффект объёмности за счёт своего вращения в пространстве.

3D-принтер — устройство, использующее метод создания физического объекта на основе виртуальной 3D-модели.

3D-печать может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов, но в основе любого из них лежит принцип послойного создания (выращивания) твёрдого объекта.

Применяются две принципиальные технологии:

Лазерная

Лазерная печать — ультрафиолетовый лазер постепенно, пиксель за пикселем, засвечивает жидкий фотополимер, либо фотополимер засвечивается ультрафиолетовой лампой через фотошаблон, меняющийся с новым слоем. При этом он затвердевает и превращается в достаточно прочный пластик.

Лазерное спекание — при этом лазер выжигает в порошке из легкосплавного пластика, слой за слоем, контур будущей детали. После этого лишний порошок стряхивается с готовой детали.

Ламинирование — деталь создаётся из большого количества слоёв рабочего материала, которые постепенно накладываются друг на друга и склеиваются, при этом лазер вырезает в каждом контур сечения будущей детали.

Струйная

Застывание материала при охлажнении — раздаточная головка выдавливает на охлаждаемую платформу-основу капли разогретого термопластика. Капли быстро застывают и слипаются друг с другом, формируя слои будущего объекта

Полимеризация фотополимерного пластика под действием ультрафиолетовой лампы — способ похож на предыдущий, но пластик твердеет под действием ультрафиолета .

Склеивание или спекание порошкообразного материала — то же самое, что и лазерное спекание, только порошок склеивается клеящим веществом, поступающим из специальной струйной головки. При этом можно воспроизвести окраску детали, используя связующее вещество различных цветов.

№23 Клавиатура: назначение, структура.

Клавиатура является основным устройством для ввода в компьютер информации и команд управления. Клавиатура стационарного компьютера, как правило, представляет собой самостоятельный конструктивный блок. У переносных компьютеров клавиатура входит в корпус и число клавиш на ней значительно меньше, чем у стационарных.

Кроме основного набора клавиш (от 104 до 109), клавиатура может иметь дополнительные кнопки (для работы в Интернет и для управления мультимедийными устройствами). Существуют также клавиатуры с различными дополнительными устройствами ввода, например, с сенсорным указателем, с устройством для считывания штрихового кода (применяются для компьютеров, используемых в качестве кассовых аппаратов) и др.

Стоит также отметить, что выпускаются клавиатуры с изменениями в форме: как бы «разломанные» надвое, изогнутые, снабженные подставками для кистей рук и т.д.

Современные клавиатуры выпускаются как с проводом (PS/2 или USB-интерфейс), так и беспроводные. Беспроводные клавиатуры состоят из собственно клавиатуры и приемопередатчика, использующего высокочастотные радиоволны. Есть также передатчики, использующие инфракрасное излучение, но они не получили большого распространения.

№24Параметры, влияющие на производительность компьютера.

Производительность ПК является важнейшей его характеристикой. Все факторы и параметры, влияющие на производительность ПК, можно в общем случае разделить на программные и аппаратные.

Влияние программных факторов на производительность ПК определяется правильным выбором и настройкой как операционной системы, так и конкретных программных приложений.

Среди множества аппаратных параметров, влияющих на производительность ПК, наиболее важными являются:

быстродействие микропроцессора — определяется тактовой частотой;

пропускная способность системной шины — определяется скоростью обмена с внешними устройствами ПК;

время обращения к внешним и внутренним запоминающим устройствам;

емкость памяти внешних и внутренних запоминающих устройств;

быстродействие внешних устройств, подключаемых к ПК.

Следует также отметить, что на производительность ПК большое влияние оказывает подготовленность и компетентность пользователя.

Повысить производительность ПК можно не только за счет выбора процессора с большей тактовой частотой — можно установить второй процессор (при наличии соответствующей материнской платы и программного обеспечения). На сегодня многопроцессорный режим могут использовать профессиональные версии ОС, а также ряд программ для обработки графики и видео (Adobe Premiere, 3D Max и др.). Существует и еще один (более распространенный) подход — использование нескольких процессорных ядер в одном корпусе.

№25 Программное обеспечение ПК: понятие, классификация.

Программное обеспечение (англ. software) — это совокупность программ, обеспечивающих функционирование компьютеров и решение задач предметных областей.

Программное обеспечение (ПО) представляет собой неотъемлемую часть компьютерной системы, является логическим продолжением технических средств и определяет сферу применения компьютера.

ПО современных компьютеров включает множество разнообразных программ, которое можно условно разделить на три группы:

Системное программное обеспечение (системные программы) — управляет работой компьютера и выполняет различные вспомогательные функции, например, управление ресурсами компьютера, создание копий информации, проверка работоспособности устройств компьютера, выдача справочной информации о компьютере и др.

Прикладное программное обеспечение (прикладные программы) — предназначено для решения конкретных задач пользователя в предметных областях.

Инструментальное программное обеспечение (инструментальные системы) — это средства для создания программного обеспечения и информационных систем. К нему относят системы программирования (для разработки новых программ), инструментальные среды (для разработки приложений) и системы моделирования.

По условиям распространения программное обеспечение подразделяется на следующие категории:

1. Коммерческое ПО — распространяется на платной основе. Клиент обязан приобрести у производителя или собственника пакета программ сам пакет и лицензию на его использование. Подавляющее большинство популярных программ относится именно к этому классу.

2. Общедоступное ПО — совершенно бесплатно и распространяется без всяких ограничений.

3. Бесплатное ПО — может свободно использоваться, но его создатели сохраняют за собой авторские права.

4. Условно-бесплатное ПО — любой пользователь может инсталлировать его на своем компьютере и оговоренное время свободно использовать, по истечении которого необходимо приобрести данное ПО (либо у регионального дилера, либо непосредственно у производителя), в противном случае оно перестает работать.

5. «Рекламно-оплачиваемое» ПО — это ПО с внедренной рекламой либо ПО, при получении которого пользователь обязан заполнить мини-анкету (об интересах, о работе и т.п.), на основании которой формируются «рекламные рассылки» — в обоих случаях пользователь приобретает ПО бесплатно, а автор получает деньги от рекламодателя.

Также существуют так называемые демонстрационные (демо-версии) и бета-версии (пробные версии) коммерческого ПО, которые распространяются свободно. Обычно демо-версии предназначены для рекламных целей или обучения и в них часто имеются какие-либо ограничения, не позволяющие использовать данное ПО в полном объеме. Бета-версии выпускаются фирмами-производителями немного раньше, чем полные версии программ с целью тестирования ПО.

ПО как предмет купли-продажи характеризуется:

эффективностью работы;

полнотой и системностью реализованных функций;

качеством технической документации;

внутренней архитектурой;

удобством интерфейса пользователя;

требованиями к техническим параметрам ПК (типу процессора, объему оперативной и дисковой памяти и др.)

требованиям к операционной системе;

и т.д.

В условиях существования рынка программных продуктов важными характеристиками ПО также являются стоимость; известность фирмы-разработчика и самого ПО; количество и длительность продаж; наличие на рынке аналогичных программных продуктов и т.п.

№26Системное программное обеспечение, его назначение и состав.

Системное программное обеспечение предназначено для организации эффективной работы компьютера и пользователя, а также эффективного выполнения прикладных программ.

К системному ПО относятся операционные системы и сервисные программы.