
- •1.1. Інформатика як наука
- •1.1.1. Терміни та означення
- •1.1.2. Головні завдання курсу
- •1.1.3. Зв’язок курсу з іншими дисциплінами
- •1.2. Напрями комп’ютеризації електроенергетики
- •1.2.1. Потреба інформатизації
- •1.2.2. Інформаційні рівні виробничого процесу
- •1.2.3. Рівні опрацювання інформації
- •1.3. Історія розвитку та принципи побудови обчислювальної техніки
- •1.3.1. Передумови виникнення комп’ютера
- •1.3.2. Комп’ютер фон Неймана
- •1.3.3. Персональні комп’ютери
- •1.3.4. Народження радянського комп’ютера
- •1.3.5. Сучасний стан та перспективи розвитку
- •1.4. Класи та типи комп’ютерів
- •1.4.1. Сучасне використання комп’ютерів
- •1.4.2. Одноразові комп’ютери
- •1.4.3. Вбудовані комп’ютери
- •1.4.4. Побутові комп’ютери
- •1.4.5. Персональні комп’ютери
- •1.4.6. Сервери
- •1.4.7. Суперкомп’ютери
- •1.4.8. Історія термінаторів
- •1.5. Будова персонального комп’ютера
- •1.5.1. Відмінності сучасного комп’ютера і комп’ютера Неймана
- •1.5.2. Мікропроцесор
- •1.5.3. Комп’ютерна пам’ять
- •1.5.4. Архітектура системних інтерфейсів
- •1.5.5. Контролери
- •1.5.6. Системна плата
- •1.5.7. Інтерфейси периферійних пристроїв
- •1.5.8. Зовнішні запам’ятовувальні пристрої
- •1.5.8.1. Накопичувачі на твердих дисках (вінчестери)
- •1.5.8.2. Носії на гнучких магнітних дисках
- •1.5.8.3. Пристрої для читання компакт дисків
- •1.5.8.4. DVD-диск
- •1.6. Пристрої введення/виведення інформації
- •1.6.1. Пристрої загального призначення
- •1.6.2. Клавіатура
- •1.6.3. Маніпулятор "миша"
- •1.6.4. Монітор (дисплей)
- •1.6.5. Принтери і графопобудовувачі
- •1.6.6. Сканер
- •1.6.7. USB-Drive
- •1.6.8. Мережеве обладнання
- •1.6.9. Модем
- •1.6.10. Система забезпечення, корпус комп’ютера
- •2.1. Поняття обчислювальної системи
- •2.1.1. Ієрархія обчислювальної системи
- •2.1.2. Зв’язок програмного й апаратного забезпечення
- •2.2. Архітектура апаратного забезпечення
- •2.2.1. Виникнення архітектури ЕОМ
- •2.2.2. Класична архітектура Джона фон Неймана
- •2.2.3. ЕОМ з паралельною архітектурою
- •2.2.4. Гарвардська архітектура
- •2.2.5. ЕОМ з архітектурою потоків даних
- •2.2.6. Архітектура з розвинутими засобами інтерпретації
- •2.2.7. Тегові архітектури
- •2.2.8. Клітинна архітектура
- •2.3. Центральний процесор як основа апаратної платформи
- •2.3.1. Функції сучасного процесора
- •2.3.2. CISC-процесори
- •2.3.2.1. Процесори фірми Intel
- •2.3.2.2. Приклад успіху Intel-сумісного процесора
- •2.3.2.3. Процесори фірми Motorola
- •2.3.2.4. "Тупикова" вітка еволюції
- •2.3.3. RISC-процесори
- •2.3.3.1. Архітектура SPARC
- •2.3.3.2. Процесори серії Alpha
- •2.3.3.3. Комерційний бік популярності
- •2.3.4. Розширення архітектури сучасних процесорів
- •2.3.5. Принципи розроблення сучасних процесорів
- •2.3.6. Мікроконтролери
- •2.3.6.1. Мікроконтролери від Intel
- •2.3.6.2. Мікроконтролери PIC та AVR
- •2.3.6.3. Мікроконтролери сімейств Motorola
- •2.3.6.4. Цифрові сигнальні процесори
- •2.3.6.5. Багатоконтролерна архітектура
- •2.3.7. Архітектури та програмна сумісність
- •2.4. Поняття операційної системи
- •2.4.1. Еволюція операційних систем та основні ідеї
- •2.4.2. Стандартизація ОС. Відкриті та альтернативні ОС
- •2.4.3. Класифікація ОС
- •2.4.3.1. ОС широкого застосування
- •2.4.3.2. Промислові ОС
- •2.4.3.3. Операційні системи реального часу
- •2.4.3.4. Операційна системи вбудованих пристроїв для комунікацій і мультимедіа
- •2.4.3.5. Підсумок щодо класифікації операційних систем
- •2.5. Поняття прикладного програмного забезпечення
- •2.5.1. Поняття інформаційних технологій
- •2.5.2. Текстові процесори
- •2.5.3. Електронні таблиці
- •2.5.4. Графічні процесори
- •2.5.5. Системи інженерних розрахунків
- •2.5.6. Об’єкти "Мультимедіа"
- •2.5.7. Вузькоспеціалізоване програмне забезпечення
- •3.1. Поняття системного програмного забезпечення персонального комп’ютера
- •3.2. Базовий набір функцій введення-виведення інформації – BIOS
- •3.2.1. Початкове завантаження комп’ютера
- •3.2.2. Інші завдання BIOS
- •3.2.3. Перехід до операційної системи
- •3.3. Налаштування CMOS BIOS
- •3.3.1. Головне меню програми налаштування
- •3.3.2. Стандартні налаштування CMOS
- •3.3.3. Integrated peripherals, PnP/PCI ресурси
- •3.3.4. Advanced chipset features – джерело початкового завантаження
- •3.3.5. PC Health – система контролю стану комп’ютера
- •3.3.6. Power Management – керування енергоспоживанням
- •3.3.7. Захист комп’ютера і BIOS
- •3.3.8. Особливості налаштування промислових BIOS
- •3.4. Поняття операційної системи
- •3.4.1. Історія розвитку операційних систем
- •3.4.2. Моделі побудови ОС
- •3.4.2.1. Монолітні системи
- •3.4.2.2. Багаторівневі системи
- •3.4.2.3. Віртуальні машини
- •3.4.2.4. Модель клієнт–сервер.
- •3.4.3. Структура ОС
- •3.4.3.1. Ядро операційної системи
- •3.4.3.2. Драйвери
- •3.4.3.3. Інтерфейс Користувача
- •3.4.3.4. Утиліти
- •3.4.3.5. Конфігурація (конфігураційні файли, настроювання)
- •3.4.3.6. Завантаження операційної системи
- •3.5. Організація зберігання інформації на постійних носіях
- •3.5.1. Логічні основи зберігання інформації
- •3.5.1.1. Файл – основа зберігання інформації
- •3.5.1.2. Типізація файлів.
- •3.5.1.3. Структурування інформації на диску
- •3.5.2. Фізичні основи зберігання даних
- •3.5.2.1. Типи форматів диску
- •3.5.2.2. Файлова система
- •3.5.3. Побудова файлових систем
- •3.5.3.1. Файлова система FAT
- •3.5.3.2. Файлова система FAT32
- •3.5.3.3. Файлова система NTFS
- •3.6. Надійність та швидкодія технології RAID
- •3.6.1. RAID0: Паралельні диски – підвищення швидкодії
- •3.6.2. RAID1: Дзеркальні диски
- •3.6.3. RAID 0/1: Дзеркало на багатьох дисках
- •3.6.4. Від RAID 2 до RAID 6
- •3.6.5. Реалізація RAID масивів
В класичному комп’ютері обчислення, що відповідають різним станам біта, повинні виконуватися один за одним. З квантовими одиницями інформації усі операції виконуються одночасно. Для деяких задач ця особливість робить квантовий комп’ютер на декілька порядків швидшим, ніж будь-коли створений класичний комп’ютер.
Основні проблеми, пов’язані зі створенням і застосуванням квантових комп’ютерів:
•необхідно забезпечити високу точність вимірювань;
•забезпечити стійкість, оскільки зовнішні впливи можуть зруйнувати квантову систему чи внести в неї спотворення.
1.4.Класи та типи комп’ютерів
1.4.1.Сучасне використання комп’ютерів
Що стосується кінцевого споживача, то розвиток комп’ютерних технологій промисловість веде кількома різними шляхами:
•створення комп’ютерів більшої потужності за майже однакової вартості
•випуск одного і того ж типу комп’ютера але з поступовим зменшенням його вартості
•створення різноманітних пристроїв на базі комп’ютерів та
мікропроцесорів Такий підхід дозволив створити широкий спектр різноманітних
комп’ютерів. Їх приблизна класифікація наведена в табл. 1.1:
Таблиця 1.1. Типи сучасних комп’ютерів та їх орієнтовна вартість
Тип |
Умовна |
Приклади застосування |
|
вартість |
|||
|
|
||
"Одноразові" комп’ютери |
1 |
Вітальні листівки |
|
Вбудовані комп’ютери |
10 |
Засоби зв’язку, годинники, машини, |
|
|
|
побутові прилади, автомобілебудування |
|
Побутові комп’ютери |
100 |
Домашні комп’ютерні ігри, побутова |
|
|
|
електроніка |
|
Персональні комп’ютери |
1000 |
Настільні і портативні комп’ютери |
|
Сервери |
10 000 |
Центральні комп’ютери підприємств, |
|
|
|
системи АСКТП |
|
Робочі станції |
100 000 |
Моделювання спеціальних ефектів для |
|
|
|
фантастичних кінофільмів |
|
Великі комп’ютери |
1 000 000 |
Оброблення даних в банках, статистика |
|
|
|
світового рівня |
|
Суперкомп’ютери |
10 000 000 |
Прогнозування погоди планети на |
|
|
|
тривалий термін, моделювання складних |
|
|
|
фізичних процесів |
23
1.4.2. Одноразові комп’ютери
До "одноразових" комп’ютерів відносяться мікросхеми, які приклеюють на внутрішню сторону вітальних листівок, вкладають в м’які дитячі іграшки тощо. Єдиною функцією цих мікросхем є програвання мелодій "Happy Birthday" ("З днем народження"), весільного маршу тощо.
Ті, хто стояв біля витоків комп’ютерної техніки, сприймають такі доступні всім комп’ютери приблизно так, як доступний усім літак. Тим не менше не варто недооцінювати можливостей цих схем, адже саме на подібних мікросхемах ґрунтуються такі сучасні винаходи, як "розпорошена розумність".
Проект "розпорошена розумність" можна охарактеризувати терміном "ubiquitous computing" (розподілені обчислення). Суть його полягає в масовій реалізації моделі розподіленої системи "надтонких" серверів. Уточнюючи терміни "розподіленості" і "надтонкості", треба навести їх сучасні оцінки – від сотень до тисяч незалежних обчислювачів, "порошинок" сполучених деякою мережею, кожен з яких реалізує обмежений мінімальний набір функцій або навіть одну елементарну функцію.
Що стосується практичного застосування, то мережі "порошинок" починають використовувати в будівництві для контролю за станом опорних конструкцій висотних будівель (для цього "порошинки" обладнують тензорними і акустичними вимірювачами), їх використовують як засіб інформаційного підтримання для автоматизації обліку матеріальних ресурсів підприємств, в охоронних системах тощо. У наборі до порошинок можна використовувати давачі, придатні для побудови промислових систем керування, бортових пристроїв авіоніки, тестування машин тощо. Мережі порошинок можуть використовуватися для збору геофізичної інформації тощо.
Специфіка "розпорошеної розумності" – це можливість створення динамічних мереж, які змінюються як в просторі так і в часі. Оскільки для цієї області відносно мало напрацьованих традиційних алгоритмів керування, принципів об’єднання в мережі та маршрутизації для передачі інформації, архітектурні рішення то слід очікувати стрімкого розвитку даного напряму.
Варто відзначити принципово відкритий характер проекту – будь-
хто може познайомитися з документацією та специфікацією апаратних засобів. Такий підхід повинен завадити використанню розпорошеної розумності для загрози прав особистості.
24
1.4.3. Вбудовані комп’ютери
Вбудовані комп’ютери мають надзвичайно велике коло застосування. Ці комп’ютери розташовують всередині телефонів, телевізорів, мікрохвильових печей, CD-програвачів тощо. Такі комп’ютери складаються із процесора, невеликого об’єму пам’яті (менше 1 Мбайт) та вузькоспеціалізованого пристрою введення/виведення. Переважно все це розміщено на одній маленькій мікросхемі, вартість якої є мінімальною за рахунок виготовлення виробником великої кількості таких універсальних мікрокомп’ютерів.
1.4.4. Побутові комп’ютери
Побутові (або інколи їх ще називають ігрові) комп’ютери – це великий клас спрощених і мінімізованих персональних комп’ютерів. За своєю структурою вони приблизно такі ж, як вбудовані комп’ютери, але можуть бути спеціалізовані для певних потреб. Наприклад комплектуватися вбудованою графікою, мати обмежене програмне забезпечення. Тут практично повною відсутня відкритість, тобто можливості перепрограмування, оскільки виробники продають кінцевий виріб для широкого кола користувачів, які переважно не мають навиків роботи з комп’ю- терними пристроями і бояться самого слова "комп’ютер".
Як приклад таких пристроїв можна навести електронні записні книги та кишенькові комп’ютери, мережеві комп’ютери, web-термінали, ігрові комп’ютери, тощо. Усі вони містять процесор, кілька десятків Мбайт пам’яті та графічний дисплей або можливість приєднання до телевізора.
1.4.5. Персональні комп’ютери
Саме цей набір здебільшого асоціюється у більшості людей зі словом "комп’ютер". Вони звичайно містять від кількох десятків до кількох сотень Мбайт оперативної пам’яті, твердий диск з даними на кілька десятків чи сотень Гбайт, дисплей (монітор) й інші периферійні пристрої та мають можливість нарощування. Вони комплектуються складними операційними системами, під час роботи з ними використовується широкий спектр програмного забезпечення.
Персональні комп’ютери за розміром та можливостями можна розділити на такі категорії:
•Настільні комп’ютери (desktop computer) – стаціонарний персональний комп’ютер, створений спеціально для постійної роботи в офісі чи в домашніх умовах.
•Портативні (Notebook – записник або Laptop – "на колінах") – невеликого розміру переносний персональний комп’ютер. У залежності від розмірів, ваги, можливостей та призначення
25
розрізняють декілька типів: суб-ноутбук (ультра портативні),
тонкий-та-легкий (Thin-and-lights), середнячки (Medium-sized) та замінники настільного комп'ютера (Desknote – "Desktop" + "Notebook") для користування в складних навколишніх умовах. Портативні комп’ютери здатні виконувати усі ті ж задачі, що й настільні, хоча за однакової швидкодії, ціна портативного комп’ютера буде суттєво вищою зважаючи на складність їх конструктивного виконання. Портативні комп’ютери містять компоненти, подібні до тих, які встановлені в звичайних стаціонарних і виконують ті ж функції, але вони мініатюрні й оптимізовані для мобільного використання й ефективного споживання енергії (оскільки портативні комп’ютери можуть тривалий час використовувати внутрішні акумуляторні батареї як джерело живлення)
•Кишеньковий персональний комп’ютер (КПК) (palmtop –
комп’ютер що розташовується на долоні) – збірна назва класу портативних електронних обчислювальних пристроїв, які спочатку розроблялись для використання як електронні записники, але згодом набули і значно ширшого застосування. В англійській мові словосполучення Pocket PC (Кишеньковий ПК) не є позначенням усього класу пристроїв, а є лише торговою маркою фірми Microsoft, тобто належить лише одному з різновидів КПК. Англійське словосполучення Palm PC (Надолонний комп’ютер) також асоціюється із конкретною торговою маркою. А для позначення усього класу пристроїв в англійській мові використовується словосполучення Personal Digital Assistant (PDA), що українською мовою можна перекласти як "персональний цифровий секретар".
•Переносний комп’ютер (Portable computers) – комп’ютер, що спеціально проектувався для легкого переміщення з одного місця в інше (іншими словами, це комп’ютер, що може переноситися). Сьогодні цим терміном називаються переносні комп’ютери, дещо більші від ноутбуку.
•Планшетний ПК (Tablet PC) – клас портативних комп’ютерів, що комплектуються чутливим до натискання екраном, а також можливість складати їх таким чином, щоб екран залишався ззовні. З таким комп’ютером можна працювати без використання клавіатури і миші, а текст можна вводити шляхом звичайного "писання" тупим предметом безпосередньо на екрані. Така система комплектується вбудованою програмою розпізнавання
26