10. . Операційна система персонального комп'ютера.

Інформаційні технології реалізуються в персональному комп'ютері за допомогою апаратного, програмного й математичного забезпечення.

Персональний комп'ютер (в перекладі обчислювач) – це електронний пристрій, призначений для автоматичної обробки даних, що поступають на його входи через спеціальні пристрої введення та для автоматичного виведення результатів обробки, що отримуються на виходах, через спеціальні пристрої виведення даних.

В основу роботи комп'ютерів покладено програмний принцип, який полягає в тому, що комп'ютер виконує дії за заздалегідь заданою програмою. Цей принцип забезпечує універсальність використання комп'ютера: у певний момент за допомогою певного програмного забезпечення розв'язується задача відповідно до вибраної програми. Після її завершення у пам'ять завантажується інша програма, яка сприяє розв'язку наступної задачі і т. д.

Програмою називається послідовність команд, за якою комп'ютер обробляє дані.

Комп'ютерна програма – запис певної системи правил (алгоритму) розв'язання задачі у вигляді послідовності команд або операторів однією з мов програмування (системою позначень для опису алгоритмів). Для розв'язання задачі на комп'ютері потрібно, щоб програма була налагодженою, не потребувала доробок і мала відповідну документацію.

Щодо роботи на комп'ютері часто використовують термін «програмний засіб». Програмний засіб – програма або сукупність програм на носії даних із програмною документацією, розроблених відповідно до стандартів та інших нормативних документів і придатних для використання за своїм призначенням.

Програмне забезпечення – це набір програм, складених для певного комп'ютера. Програмне забезпечення персонального комп'ютера поділяють на системне і спеціальне (прикладне) забезпечення.

До системного забезпечення відносять: інструментальні засоби (системи програмування) і операційні системи.

Інструментальні засоби (системи програмування) служать для розроблення програм. Команди, що виконує мікропроцесор, надходять у машинному коді. Кожна команда при цьому має вигляд послідовності нулів й одиниць. Писати програми машинною мовою незручно, а їх надійність низька. Тому програми розробляються мовою програмування (інструментальною мовою), після чого за допомогою спеціальної програми (транслятора) перекладається текст програми машинним кодом (транслюється).

Однією з найважливіших складових системного програмного забезпечення є операційна система. Операційна система – це набір управляючих програм, які забезпечують роботу обчислювальної системи (здійснюють управління роботою апаратної і програмної складових, координують взаємодію, дають змогу користувачеві здійснювати загальне управління системою).

Операційна система виконує такі основні функції:

• ввід/вивід даних, запуск/зупинка програм, виділення та вивільнення додаткової пам'яті;

• доступ до периферійних пристроїв (пристроїв введення/виведення);

• завантаження програм у оперативну пам'ять (первинну пам'ять призначену для зберігання даних програм під час виконання) та їх виконання; керування оперативною пам'яттю;

• керування доступом до даних електрозалежних носіїв, організованим у файловій системі (системі апаратних і програмних засобів для зберігання, використання і опрацювання файлів – іменованого впорядкованого набору даних на пристрої зберігання);

• забезпечення користувацького інтерфейсу (сукупність засобів для обробки та відображення даних, максимально пристосованих для зручності користувача) тощо.

До складу операційної системи входять: ядро операційної системи (базова компонента операційної системи, що реалізує інтерфейс між прикладними процесами та обладнанням комп'ютера), яке забезпечує розподіл та управління ресурсами обчислювальної системи; базовий набір прикладного програмного забезпечення та програм обслуговування.

Ядро ОС доповнюється набором сервісних програм. За їх допомогою: виконують початкову розмітку магнітних дисків; встановлюють параметри зовнішніх пристроїв; проводять тестування та оптимізацію роботи з ними; архівацію файлів; боротьбу з вірусами; стикування комп'ютерів у мережі та ін.

Сучасні операційні системи (ОС) типово мають графічний інтерфейс користувача, який дозволяє окрім клавіатури використовувати вказівні пристрої введення – мишу чи тачпад (сенсорну панель). Розрізняють:

• Юнікс-подібні ОС (Лінукс, БСД-системи тощо);

• родину Microsoft Windows (Windows, Windows NT, Windows XP, Windows 7 і т. д.);

• родина Apple OS Х (Mac OS Х);

• хмарні операційні системи (здійснюють легкий перехід від одного комп'ютера до іншого: Jolicloud).

В навчальних закладах поширеною є операційна система Microsoft Windows XP (кодова назва при розробці – Whistler; внутрішня версія – Windows NT 5.1) – одна із операційних систем родини Windows, розроблених корпорацією Microsoft. Назва XP (experience) означає досвід, враження, походить від прикметника професійний, тому увійшла до практики використання, як професійна версія. Windows XP аналізує продуктивність системи з певними візуальними ефектами і залежно від цього активує їх чи ні, враховуючи можливе падіння або зростання продуктивності.

Користувачі також можуть змінювати дані параметри, використовуючи діалогові вікна настройки, при цьому можна або гнучко вибрати активність тих або інших візуальних ефектів, або віддати це на управління системі або ж вибрати максимальну продуктивність або кращий вид графічного інтерфейсу.

Операційна система і сервісні програми потрібні для роботи кожного комп'ютера. Їх, як правило, одразу встановлюють на комп'ютери, незалежно від сфери застосування.

Спеціальне (прикладне) програмне забезпечення призначене для розв'язання задачі чи класу задач або для надання користувачеві певних послуг. Завдяки прикладному забезпеченню можуть розв'язувати свої професійні задачі користувачі комп'ютерів, які не вміють програмувати. Прикладне забезпечення (інколи вживають прикладна система) поділяють на три групи (пакети): методоорієнтовані, проблемоорієнтовані та загального призначення.

Методоорієнтовані пакети служать для реалізації певних методів виконання завдань, наприклад, оброблення статистичних даних, розв'язання оптимізаційних задач.

Проблемоорієнтовані пакети призначені для автоматизації конкретних видів діяльності, наприклад, бухгалтерського обліку, менеджменту, навчання тощо.

Пакети загального призначення використовують для оброблення даних в різних сферах діяльності. До таких пакетів належать текстові процесори (Word), програми опрацювання електронних таблиць (Excel), пакети ділової графіки, інформаційно-пошукові системи, системи управління даними тощо.

11. Якщо процесор – "мозок" комп'ютера, то його "фундамент" – материнська або системна плата – велика друкована плата, до якої під'єднуються всі інші компоненти. її конструкція визначає, які моделі процесорів на неї можна встановлювати, які саме периферійні пристрої і в якій кількості можна встановити в комп'ютер. Багато в чому це визначається можливостями набору мікросхем, які лежать в основі материнської плати, так званого чіпсета.

Оперативна пам'ять або RAM (Random Access Memory – пам'ять з довільним доступом) призначена для зберігання інформації, з якою в даний момент працює процесор. Оперативний запам'ятовуючий пристрій – це мікросхеми, встановлені на невеликій платі, яка вставляється в спеціальне гніздо на материнській платі персонального комп'ютера. Дані в ОЗП зберігаються до тих пір, поки до комп'ютера під'єднане живлення, і стираються зразу ж після його вимкнення.

Процесор. Основним компонентом, який характеризує персональний комп'ютер, є мікросхема центрального процесора – головний, "думаючий" елемент системи. Основним виробником процесорів для персональних комп'ютерів, який контролює біля 85% ринку, є компанія Intel. Спочатку процесори персональних комп'ютерів мали цифрові позначення: 8086; 80286; 80386; 80486 – кожна наступна модель була більш швидшою і потужнішою від попередньої. Однак, на сьогоднішній день всі вони зняті з виробництва. Процесором другої половини 90-х років XX ст. став Pentium. Проте, виробництво "звичайних" процесорів Pentium також було припинено в 1997 році, зразу ж після появи аналогічної мікросхеми з розширеним набором команд для прискореного виконання мультимедійних додатків, яка отримала назву Pentium ММХ.

Однак, і цю модель замінила більш досконала архітектура Р6, до якої увійшли такі процесори Pentium Pro, Pentium II, Celeron (дешевий аналог архітектури Р6), Хеоn і Pentium III. Окрім того, заслуговують на увагу процесори фірми AMD, особливе місце серед яких займає, серія К7, що з'явилась на ринку в 1999 році, – процесор Athlon, який склав справжню конкуренцію Pentium ІІІ. Нині випускаються процесори з допуском 0,18 мкм, які працюють на частотах 1,4 і 1,5 ГГц. Також завершено розробку технології випуску процесора 0,13 мкм, що дозволить значно збільшити кількість транзисторів в одному процесорі, і довести граничне значення тактової частоти до 5 ГГц. Архітектура, що лежить в основі процесора Pentium 4 називається Net Burst.

Жорсткі диски. Накопичувачі на жорстких дисках (вони ж жорсткі диски, вони ж вінчестери) призначені для постійного зберігання інформації, яка використовується при роботі з ПК: програм операційної системи, пакетів програм, які часто використовуються, редакторів документів, трансляторів з мов програмування і т.д. Із усіх пристроїв зберігання даних (якщо не рахувати оперативну пам'ять) жорсткі диски забезпечують найбільш швидкий доступ до даних (звичайно 7-20 мілісекунд), великі швидкості читання і запису даних (до 5 Мбайт/с).

Жорсткий диск є практично у всіх сучасних комп'ютерах. Можлива установка і декількох жорстких дисків (деколи це збільшує швидкодію комп'ютера або обходиться дешевше). Накопичувач (жорсткий диск) складається з таких елементів: дисків з приводом, що обертається, які змонтовані на спільній вертикальній осі; головки (або головок) запису/відтворення з власним приводом, яку називають рухомою системою.

В накопичувачі може міститися приблизно до десяти дисків. їх поверхні умовно розбиваються на концентричні окружності, які називають доріжками (track). Кожній доріжці присвоюється окремий номер. Доріжки з однаковими номерами розміщуються одна над одною з обох боків дисків і об'єднуються в циліндр. Головки відтворення/запису змонтовані на загальній стійці. Тому вони рухаються одночасно, внаслідок чого операціям читання і запису даних підлягає зразу весь циліндр. Доріжки на диску розбиваються на сегмента, які називаються секторами. Кількість секторів на доріжці стала для конкретного накопичувала, але варіюється для різних моделей. Нумерація секторів на доріжці починається з одиниці (на відміну від головок і циліндрів, відлік яких ведеться з нуля).