F530EFB30609B81FDFDE985C2ED2DB0F

Глава 4. Технические средства ЭВМ

информации, непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе, выполняемым компьютером в текущий период времени.

Кэш-память (от англ. caсhe – тайник) – это сверхбыстродействующее энергозависимое запоминающее устройство с малым временем доступа, увеличивающее скорость выполнения операций за счет кратковременного хранения,

записи и выдачи данных, используемых в ближайшие такты работы ЭВМ.

Кэш-память имеет двухуровневую структуру. Кэш-память I уровня размещается внутри микропроцессора (микропроцессорная память), кэш-память II уровня устанавливается на системной плате. Наличие кэш-памяти существенно (на 20-30 %) увеличивает общую производительность компьютера.

Системная магистраль – это система проводников, обеспечивающих связь всех устройств компьютера между собой.

Системная магистраль включает следующие группы проводни-

ков:

∙шина адреса, ∙шина данных, ∙шина управления, ∙шина питания.

Шина данных служит для параллельной передачи всех разрядов числового кода. Разрядность шины данных указывает на количество бит данных, которые могут одновременно обрабатываться микропроцессором. Например, в персональном компьютере на базе Intel Pentium шина данных 64-разрядная, т.е. состоит из 64 линий, по которым за один раз на обработку поступает 8 байтов.

Разрядность шины адреса определяет размер адресного пространства внутренней памяти компьютера, т.е. максимально возможное количество ячеек памяти. У большинства персональных компьютеров она 32-разрядная.

Шина управления служит для передачи команд во все блоки компьютера. Существуют 32-, 64- и 128-разрядные шины управления.

Шина питания подводит питающее напряжение ко всем устройствам, подключенным к магистрали.

41

Раздел 2. Структура ЭВМ

Системная (материнская) плата – это большая печатная плата, на которой размещены внутренние устройства компьютера.

На системной плате, как правило, размещаются следующие устройства:

∙микропроцессор, ∙генератор тактовых импульсов, ∙внутренняя память,

∙контроллеры внешних устройств, ∙таймер и др.

Контроллеры (адаптеры) (от лат. adapto – преобразовываю) – это устройства для подключения к микропроцессору периферийных устройств.

Контроллеры могут быть интегрированными, т.е. входить в состав материнской платы, а могут располагаться на отдельных платах. В последнем случае одним из своих разъемов контроллеры вставляются в гнезда (слоты), расположенные на материнской плате и подключенные к системной магистрали, а к другому (другим) разъему контроллера подключается кабель (кабели) внешнего устройства.

Компьютер имеет звуковую карту, видеоадаптер (контроллер мониторов), контроллеры дисков, через которые подключаются внешние запоминающие устройства.

Порты ввода-вывода – устройства, служащие для обеспечения взаимодействия микропроцессора с контроллерами внешних устройств.

Различают следующие порты:

∙последовательный (англ. COM ports) — порт, который обменивается данными с процессором побайтно, а с внешними устройствами – побитно (обычно к такому порту подключают модем);

∙параллельный (англ. LPT ports)— порт, который обменивается данными с процессором и с внешними устройствами побайтно (к такому порту подключают, например, принтер).

Современные персональные компьютеры обычно оборудованы одним параллельным и двумя последовательными портами.

42

Глава 4. Технические средства ЭВМ

4.5. Внешние запоминающие устройства

Внешние запоминающие устройства – это технические средства, осуществляющие запись, долговременное хранение и выдачу информации.

Основными техническими характеристиками внешних запоминающих устройств являются:

∙информационная емкость — максимально возможный объем информации, который может храниться в памяти;

∙быстродействие – время доступа к участку памяти, т.е. интервал времени от момента запроса (чтения или записи) до момента выдачи данных;

∙скорость передачи данных – величина, определяющая количество данных, считываемых или записываемых в единицу времени.

Большое распространение получили внешние запоминающие устройства, выполненные в виде магнитных и оптических дисковых накопителей.

Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) (англ. FDD – floppy disk drive

– флоппи-дисковод) – это внешние запоминающие устройства, в которых носителем данных является гибкий магнитный диск (дискета), представляющий собой полимерный диск, покрытый магнитным слоем и помещенный в защитный пластиковый корпус.

В настоящее время наибольшее распространение получили дискеты с диаметром 3,5 дюйма и информационной ёмкостью 1,44 Мбайт. Среднее время доступа – 65-100 мс. В центре дискеты имеется приспособление для захвата и обеспечения вращения диска внутри пластмассового корпуса. Дискета вставляется в дисковод, в котором имеются два двигателя: один обеспечивает стабильную скорость вращения вставленной в накопитель дискеты, а второй перемещает головки записи/чтения.

Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД), или винчестер (англ.

HDD – hard disk drive – дисковод для жестких дисков) – это внешние запоминающие устройства, в которых носителями данных являются жесткие магнитные диски, представляющие собой диски из алюминиевых сплавов, покрытые магнитным слоем, объединенные в один пакет и размещенные вместе с головками записи/чтения в защитном корпусе.

Информационная емкость накопителей на жестких магнитных дисках может быть 150-200 Гбайт, время доступа – в среднем 7-9 мс. Винчестер хранит операционную систему, программы и данные.

43

Раздел 2. Структура ЭВМ

Накопители на оптических дисках – это внешние запоминающие устройства, в которых запись и чтение информации производится с помощью лазерного луча, а носителями данных являются оптические диски (компакт-диски).

CD-ROM (от англ. compact disk read-only memory — компакт-диск только для чтения) – оптический диск, запись информации на который осуществляется один раз в процессе изготовления и не может быть перезаписана, информационная емкость – 650-700 Мбайт. Емкость DVD-ROM (от англ. digital versatile disc – цифровой диск общего назначения) достигает до 17 Гбайт, что обеспечивается более плотной записью.

CD-R, DVD-R (от англ. CD-, DVD-recordable – CD-, DVD-записывае- мый) – оптический диск, запись информации на который осуществляется один раз, но не обязательно в процессе изготовления.

CD-RW, DVD-RW (от англ. CD-, DVD-rewritable – CD-, DVD-переза- писываемый) – оптический диск, информация на который может многократно записываться с использованием специальных дисководов.

В настоящее время большое распространение получили USB-на- копители. Их информационная емкость может достигать нескольких Гбайт.

USB-накопители, или флэш--память (англ. USB flash drive) – это подключаемые к компьютеру через USB-разъем внешние запоминающие

устройства, носителями данных в которых являются микросхемы.

4.6. Устройства ввода информации

Клавиатура – это клавишное устройство для ручного ввода числовой, текстовой и управляющей информации в персональный компьютер и обеспечения

диалогового общения пользователя с ЭВМ.

Клавиатура имеет встроенный буфер — промежуточную память малого размера, куда помещаются введённые символы.

Клавиатура состоит из нескольких групп клавиш:

∙буквенно-цифровая клавиатура (для ввода букв латинского и русского регистра, цифр и символов);

∙малая цифровая клавиатура (используется в двух режимах: для ввода чисел и управления курсором);

∙функциональные (клавиши «F1»-«F12» используются для выполнения специалных задач, например, во многих программах клави-

44

Глава 4. Технические средства ЭВМ

ша F1 служит для вызова подсказки, а «F10» – для выхода из программы);

∙управляющие клавиши и клавиши перемещения (их название и назначение приведены в таблице 10).

Манипуляторы (мышь, трекбол, сенсорная панель и т.д.) – это специальные устройства ввода и управления, облегчающие взаимодействие пользователя и

персонального компьютера.

Мышь – это манипулятор, предназначенный для перемещения указателя (курсора) по экрану монитора и фиксации его в нужной точке с помощью щелчка клавишей.

45

Раздел 2. Структура ЭВМ

Принцип работы мыши заключается в том, что при перемещении по поверхности формируется последовательность импульсов, передаваемых в компьютер, где специальная программа управления мышью (драйвер мыши) преобразует эти импульсы в определенные действия. В зависимости от способа определения перемещения – механического, связанного с перемещением частей устройства (шарика и специальных роликов), или оптического, основанного на работе оптических приборов, различают механические и оптические мыши.

Трекбол по своему устройству похож на механическую мышь. Но в отличие от мыши пользователь сам рукой вращает шарик, встроенный в верхнюю часть корпуса трекбола.

Сенсорная панель (тачпад) представляет собой чувствительную контактную площадку в несколько квадратных сантиметров, движение по которой пальцем вызывает соответствующее перемещение курсора. Сенсорные панели используется в большинстве ноутбуков.

Для ввода в компьютер графической информации используют сканеры, видео- и вебкамеры.

Сканер – это оптическое считывающее устройство, с помощью которого создается и помещается в память компьютера оцифрованные изображения.

Принцип работы сканера заключается в том, что луч света, генерируемый специальной лампой, расположенной в корпусе сканера, «пробегает» по сканируемой поверхности, при этом светочувствительными датчиками воспринимается яркость и цветность отраженного света и преобразуется в двоичный код.

К устройствам ввода звуковой информации относятся микрофоны, диктофоны.

Существуют специальные игровые устройства ввода, к которым относятся, например, джойстики, рули с педалями, штурвалы, геймпады (игровые доски) и т.д.

4.7. Устройства вывода информации

Дисплей (монитор) – это устройство визуального отображения текстовой и графической информации без ее долговременной фиксации.

Различают следующие виды дисплеев: ∙на базе электронно-лучевой трубки, ∙жидкокристаллические;

46

Глава 4. Технические средства ЭВМ

∙газоплазменные.

Вдисплеях на базе электронно-лучевой трубки формируемые электронной пушкой три пучка электронов, попадая на экран, покрытый люминофором основных цветов (красный, зеленый, синий), вызывают его свечение.

Вжидкокристаллических дисплеях экран состоит из двух пластин, между которыми находится масса (анизотропная), содержащая жидкие кристаллы, которые могут изменять свою оптическую структуру и свойства в зависимости от приложенного к ним электрического разряда. Позади пластин находится лампа подсветки. Под воздействием электрического поля изменяется интенсивность пропускаемого жидкими кристаллами света, что и формирует изображение.

Газоплазменные мониторы, также как жидкокристаллические, имеют две пластины, между ними находится газовая смесь.

Важными характеристиками дисплеев являются: ∙разрешение, ∙размер экрана,

∙частота обновления экрана.

Разрешение дисплея — это количество точек (пикселей) на единицу длины, обычно, точек на дюйм (1 дюйм=2,54 см)— dpi (dots per inch).

Пиксель, или видеопиксель (от англ. pixel – сокращение от picture element – элемент изображения) – это наименьший элемент изображения на экране

дисплея компьютера.

Размер экрана дисплея – это размер матрицы экрана по диагонали. Для дисплеев на основе электронно-лучевой трубки стандартными являются размеры 14, 15, 17, 19, 21, 23, 24 дюйма. Для жидкокристаллических – 13, 14, 15, 17, 19 дюймов.

Частота обновления экрана – это количество кадров в секунду, появляющихся на экране дисплея и обновляющих информацию на нем. Минимальная частота обновления при работе на персональном компьютере должна составлять не менее 85 Гц.

Принтер – печатающее устройство для вывода информации на бумагу и аналогичные носители (например, пленку).

Существует три основных типа принтеров: ∙матричные, ∙струйные,

47

Раздел 2. Структура ЭВМ

∙лазерные.

Матричные принтеры – принтеры ударного действия. Печатающая головка содержит 9 или 24 ударных стержня, которые под воздействием электромагнитного поля ударяют через красящую ленту по бумаге и оставляют на ней след в виде точек. Для этих принтеров характерны низкое качество и скорость печати, шум.

Струйные принтеры формируют изображения мелкими каплями чернил, выбрасываемых под давлением через специальные сопла в печатающей головке.

При работе лазерных принтеров изображение формируется путем переноса частиц красящего порошка — тонера – со специального барабана, к которому они притягиваются под воздействием электростатического поля.

Плоттер (от англ. plotter – графопостроитель) – это устройство вывода графической информации, управляющее движением одного или нескольких

перьев по листу бумаги.

Плоттеры позволяют с высокой точностью и скоростью вычерчивать сложные графические изображения большого размера: чертежи, схемы, карты, графики и т.д.

Динамик — устройство для воспроизведения и прослушивания звука.

Динамики подключаются к звуковой карте и могут быть размещены в специальных корпусах (внешние колонки, головные телефоны).

Количество колонок в акустической системе может быть различным:

∙две колонки — стандартная стереосистема; ∙три колонки — к обычным двум стереоколонкам добавляется

усилитель низких частот – sub-woofer (это отдельная басовая колонка, предназначенная для воспроизведения сверхнизких частот);

∙четыре колонки — два фронтальных стереоканала и два тыловых стереоканала (система с поддержкой трехмерного, объемного звучания);

∙пять колонок — четыре колонки и sub-woofer.

∙шесть колонок — четыре колонки, центральный звуковой канал (канал диалогов) и sub-woofer – это система «домашнего кинотеатра», предназначенная для воспроизведения DVD-звука.

48

Глава 4. Технические средства ЭВМ

Вопросы для самопроверки

1.Что такое ЭВМ?

2.В чем отличие персональных компьютеров от других типов компьютеров?

3.В чем заключаются принципы фон Неймана?

4.В чем заключается принцип открытой архитектуры?

5.Что подразумевается под «фон-неймановской архитектурой компьютера»?

6.Что входит в состав системного блока компьютера?

7.Что представляет собой системная магистраль?

8.Что такое системная плата?

9.Для чего служат адаптеры?

10.В чем отличие последовательного порта от параллельного?

11.Каково назначение микропроцессора?

12.Из каких структурных элементов состоит микропроцессор?

13.Что относится к основным характеристикам микропроцессора?

14.Какие типы памяти ЭВМ выделяют?

15.Для чего компьютеру нужна память разных типов?

16.Какие типы внешних запоминающих устройств Вы знаете?

17.В чем разница между различными видами оптических дисков?

18.Что такое периферийные устройства?

19.Каково назначение основных групп клавиш клавиатуры?

20.Что такое манипуляторы?

21.Для чего служат сканеры?

22.В чем заключается принцип работы дисплея на основе электронно-лучевой трубки?

23.Как устроены жидкокристаллические и газоплазменные дисплеи?

24.Что определяет разрешение дисплея?

25.Каковы основные типы принтеров и на чем основана их работа?

49

ГЛАВА 5

ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ЭВМ

В главе дается общая характеристика программного обеспечения ЭВМ. Приводится классификация программных средств. Говорится о назначении BIOS, операционных систем и оболочек, инструментарии технологии программирования. Дается общая характеристика прикладного обеспечения общего и специального назначения. Обращается внимание на особенности организации данных на диске.

5.1. Понятие программного обеспечения, классификация

Программное обеспечение (англ. Software) – это совокупность программ и сопроводительной документации, необходимых для обработки данных на ЭВМ.

Все программы по характеру использования и категориям пользователей подразделяют на два класса:

∙утилитарные программы; ∙программные продукты (изделия).

Утилитарные программы предназначены для удовлетворения нужд их разработчиков. Программные продукты предназначены для удовлетворения потребностей пользователей, широкого распространения и продажи.

Программный продукт – это программа или комплекс программ для решения определенной задачи массового спроса, подготовленный к реализации как

любой вид промышленной продукции.

Программные продукты можно классифицировать исходя из областей их применения:

∙обслуживание аппаратной части ЭВМ и компьютерных сетей; ∙технология разработки программ; ∙решение задач различных предметных областей.

В соответствии с этим программные продукты можно классифицировать следующим образом:

∙системное программное обеспечение (включает базовое и сервисное программное обеспечение);

∙инструментарий технологии программирования (включает средства для создания приложений и средства для создания информационных систем);

∙прикладное программное обеспечение.

50