
- •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
територію. Після вибуху декількох мін на певній його ділянці, поле починає поводитися розумніше – аналізувати ситуацію, що склалася, і переставляти міни між собою так, щоб відновити зону покриття. Управління передбачається як через супутник, так і без нього – міни можуть пересуватися самостійно. За втрати зв'язку з супутником тривалістю понад місяць, міна самознищується.
Унікальність цієї розробки полягає і в тому, що мінне поле може розташовуватися не тільки на відкритій місцевості, але і в межах міста чи в інших специфічних типах місцевостей.
Недоліком усіх цих систем є "насиченість" електронікою. На протидію їм британськими вченими винайдена так звана Е-бомба, яка потужною електромагнітною хвилею руйнує всю електроніку в зоні свого вибуху.
1.5.Будова персонального комп’ютера
1.5.1.Відмінності сучасного комп’ютера і комп’ютера Неймана
Персональний комп’ютер (персональна ЕОМ) – це автономна недорога система, яка містить певний набір апаратних і програмних засобів, що завжди можуть бути розширені. Порівняно з великими ЕОМ вона має низку специфічних особливостей:
•розвинений людино-машинний інтерфейс – "дружність" апаратних і програмних засобів, які забезпечують простоту керування для будь-якого користувача;
•велику кількість готових програмних засобів прикладного характеру для всіх галузей господарства, що звільняє користувача від необхідності розробляти ці засоби самостійно;
•малогабаритні накопичувачі інформації на змінних носіях, що забезпечують взаємозамінність і експлуатацію прикладних програмних засобів;
•малі габаритні розміри та масу, мале енергоспоживання, високу надійність, ергономічність конструкції тощо.
Персональний комп’ютер складається з базового комплекту
(мікропроцесор та пристрої пам’яті), периферійних пристроїв та інших технічних засобів, які орієнтують машину як на універсальне, так і на спеціалізоване застосування. Структурна схема ПК наведена на рис.1.4.
30

Базовий комплект ПК |
|
|
Пристрій відображення |
|
|
|
Периферійні пристрої |
|
Системний пристрій |
друк |
|
|
||
Мікропроцесор(и) |
маніпулятори, |
|
|
||
Пам’ять |
планшети |
|
гнучкі магнітні диски, |
||
|
||
Контролери |
оптичні диски |
|
тверді диски |
||
|
||
|
локальна мережа |
|
Пристрої введення |
|
Рис. 1.4. Структурна схема ПК
Упорівнянні з базовими принципами функціонування ЕОМ Неймана
всучасних комп’ютерах є кілька суттєвих особливостей:
•Центральний процесор. Арифметико-логічний пристрій та пристрій керування об’єднані в один пристрій – центральний процесор (CPU – Central Processor Unit). Інколи його називають мікропроцесор або ядро мікроконтролера.
•Переривання. Процес виконання програми не є неперервним, а може перериватися для виконання невідкладних операцій, пов’язаних із сигналами, що поступили від зовнішніх пристроїв комп’ютера – переривань (Interrupt).
•Багатозадачність. Сучасні комп’ютери можуть здійснювати паралельне оброблення даних і виконувати кілька задач одночасно навіть за наявності лише одного процесора. Таким чином процесор вже має закладені засоби швидкого перемикання "уваги" між задачами.
•Шинна архітектура. Під час роботи комп’ютера постійно іде обмін інформацією між мікропроцесором та оперативною пам’яттю а також із зовнішніми пристроями. Такий обмін даними ще називають процесом введення/виведення. Однак цей обмін не йде безпосередньо між пристроями, наприклад між мікропроцесором і монітором, а через дві проміжні ланки: адаптери (чи контролери) і системну магістраль (чи шину).
•Використання адаптерів. Адаптер чи контролер – це електронна схема, що призначена для керування роботою зовнішнього пристрою. Звичайно кожен зовнішній пристрій приєднується
31

через свій адаптер, хоча деякі контролери (наприклад контролер диску) можуть керувати відразу кількома пристроями. Електричний зв’язок між контролерами (адаптерами), оперативною пам’яттю і мікропроцесором забезпечує набір ліній, який називають
системна магістраль чи системна шина (System Bus).
З урахуванням цього влаштування сучасного комп’ютера можна представити у вигляді блок-схеми (див. рис.1.5).
Рис. 1.5. Блок-схема влаштування комп’ютера
Для того, щоб мікропроцесор міг "розуміти" сигнали від котрогось із периферійних пристроїв чи навпаки, усі блоки комп’ютерної системи повинні відповідати певному інтерфейсу тобто спілкуватись засобами однієї мови. Інтерфейси призначені для організації взаємодії між мікросхемами функціональних модулів під час побудови обчислювальної системи. Вони регламентують правила взаємодії між усіма функціональними модулями мікропроцесорної системи, забезпечують взаємодію і визначають протоколи та порядок обміну інформацією.
За функціональним призначенням можна виділити системні інтерфейси (інтерфейси, що пов’язують окремі частини комп’ютера як мікропроцесорної системи) і інтерфейси периферійних пристроїв.
Розглянемо детальніше окремі складові.
1.5.2. Мікропроцесор
Згідно теорії Неймана мінімальна архітектура комп’ютера вимагає наявності арифметико-логічного пристрою (АЛП), який виконує всі операції перетворення даних, що надходять на його вхід, і пристрою
32
керування, який забезпечує виконання команд процесора та роботу зі зовнішніми пристроями (рис. 1.3). З часом ці важливі компоненти були об’єднані в межах одного пристрою – центрального процесора (мікропроцесора) який складає основу сучасного комп’ютера.
Мікропроцесор це програмно керований пристрій, призначений для оброблення цифрової інформації (виконання елементарних арифметичних і логічних операцій) та керування процесом цього оброблення. Швидкість його роботи багато в чому визначає загальну швидкодію комп’ютера.
Не дивлячись на те, що архітектура перших процесорів була розроблена компанією IBM, лідером виробництва вважається компанія Intel. Тому далі ми будемо розглядати саме процесори цієї компанії, загальна назва архітектури яких отримала назву 80x86. Архітектура 80х86 анонсована в 1978 році з випуском процесора Intel 8086, який тоді мав 16бітову архітектуру зі всіма внутрішніми регістрами, що мали 16-бітову розрядність. Мікропроцесор 8086 (точніше його версія 8088 з 8-бітовою зовнішньою шиною) став основою, що надалі завоювала весь світ серії комп'ютерів IBM PC. Ця серія стала початком цілого напряму процесорних систем який отримав назву "x86".
Уподальшому архітектура x86 розширювалась і вдосконалювалась.
Ванонсованому в 1982 році мікропроцесорі 80286 створена складна
модель розподілу та захисту пам'яті, розширений адресний простір до 24
розрядів, а також додано невелику кількість додаткових команд. У мікропроцесорі 80386 архітектуру 80286 розширено до 32 біт та додано нові режими адресації й додаткові операції. В подальшому продуктивність процесорів нарощувалась не лише підвищенням тактової частоти, а й зміною їх будови. Наприклад, введено конвеєрне оброблення даних, вбудовано ще одне ядро, в якому найчастіше використовувані команди виконуються за один такт чи додано підтримку технології енергозаощадження (після зменшення обчислювального навантаження робоча частота системи автоматично знижується, відповідно зменшується середня споживана потужність).
На сьогодні архітектура х86 розвивається вже понад 15 років, тут вкладено працю декількох незалежних груп розробників. Як наслідок, ця архітектура отримала нові можливості та значно відрізняється від первинного задуму. І які б у неї не були недоліки, слід мати на увазі, що вона переважає в світі персональних комп'ютерів. Майже 80% встановлених малих систем базуються саме на цій архітектурі. Окрім того, в боротьбу за нове покоління процесорів x86 включилися компанії, що раніше займалися виготовленням Intel-сумісних процесорів. Це компанії
Advanced Micro Devices (AMD), Cyrix Corp і NexGen. Таким чином,
компанія Intel вже не володіє монополією на методи розроблення високо-
33