Введение_в_специальность

Внутренняя память – оперативная память

Внутренняя память – оперативная (ОЗУ), информацию в которой можно постоянно изменять, и которая стирается при выключении компьютера; и постоянная (ПЗУ), информация в которой записыва- ется изготовителем ЭВМ, сохраняется в выключенном состоянии, но её невозможно (либо трудоёмко) изменять в процессе эксплуата- ции. Объём ОЗУ современных персональных компьютеров состав- ляет от нескольких десятков мегабайт до сотен (128–512) мегабайт.

Постоянная память (ПЗУ) содержит программы, автоматически

выполняемые при включении компьютера и обеспечивающие его начальную загрузку, настройку конфигурации, самотестирование и запуск операционной системы. Располагается ПЗУ в микросхеме Flash-памяти на системной плате. Объём ПЗУ современных компь- ютеров составляет до нескольких мегабайт.

Внутренняя память обладает очень высоким быстродействием по сравнению с другими видами памяти, но гораздо медленнее реги- стров микропроцессора, поэтому для повышения производительно- сти компьютера между процессором и ОЗУ ставят быстродейству- ющую кэш-память небольшого объема (до 2 Мбайт). В кэш-памяти хранятся команды и данные, используемые микропроцессором в текущий момент времени. Обращения к кэш-памяти производятся значительно быстрее, чем к ОЗУ и тем более к ПЗУ. В современных ПК на микропроцессорах типа Pentium Pro, Pentium II, Celeron, Pentium III, Pentium IV, AMD Duron, Athlon кэш-память размещена в одном корпусе с ядром процессора, в более старых компьютерах – на системной плате [8, 12].

В современных компьютерах используется энергонезависимая Flash-память (флэш), сочетающая достоинства и ОЗУ, и ПЗУ. Ин- формация во флэш-памяти сохраняется при выключении питания, но допускает перезапись. Недостатками модулей флэш-памяти яв- ляются меньшее быстродействие по сравнению с ОЗУ, небольшой объём и сравнительно высокая стоимость, а также возможность не- которым вирусам разрушать содержимое ПЗУ. Флэш- память в

настоящее время часто применяется в качестве перезаписываемого ПЗУ. Также большое распространение флэш-память получила в сменных устройствах хранения информации небольшой ёмкости – флэш-картах.

31

Внешняя память

К устройствам внешней памяти относятся стационарные и смен- ные носители на магнитных, оптических дисках и флэш-памяти.

Внешняя память (накопители на дисках или магнитных лентах) имеет, как правило, значительно большую ёмкость, чем внутренняя и, самое главное, сохраняется при выключении компьютера.

Значительно большее распространение в качестве сменных но-

сителей получили оптические и магнитооптические диски.

Жёсткие диски (ЖМД, винчестер, Hard Disk Drive, HDD)

Представляют собой один или несколько дисков, размещённых на одной оси и вращающихся с высокой скоростью (от 5400 до 15000 об/мин.) в пылезащищённом корпусе внутри системного бло- ка ЭВМ. Несмотря на параллельную работу всех магнитных голо- вок, за один оборот диска может быть записана или прочитана только одна дорожка. Главными характеристиками винчестера яв- ляются: ёмкость, скорость вращения дисков, от которой зависит быстродействие, тип интерфейса (способ подключения к материн-

ской плате) – IDE (ATA), Serial ATA (SATA) или SCSI (Small Computer System Interface), ёмкость буфера для передачи данных, тепловыделение и уровень шума.

Дисковые массивы (RAID) объединяют два или более накопи- телей на магнитных дисках, информация на которых особым обра- зом распределяется по всем носителям. Основное назначение дис- ковых массивов – повышение надежности хранения информации. При возникновении сбоя одного из носителей информация восста- навливается за счет избыточности её хранения на других дисках. Частным случаем массивов является так называемое зеркалирова- ние дисков, то есть запись одинаковой информации одновременно на несколько дисков. Кроме повышения надежности хранения, ис- пользование массивов иногда увеличивает скорость доступа к ин- формации за счет одновременного чтения фрагментов файла с фи- зически различных дисков.

Распределённые дисковые массивы. Организация, обладаю-

щая несколькими серверами, может распределить файлы между фи- зически отдельными машинами с целью формирования равномер-

ной нагрузки на локальную сеть и повышения надёжности хранения информации при аварии одного из серверов.

32

Другие типы устройств памяти

Кустройствам внешней памяти относятся также накопители на оптических дисках, информация на которых записывается и считы- вается с помощью инфракрасного или красного луча полупровод- никового лазера.

CD-ROM, DVD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) – диски для чтения предварительно записанной информации (аналогичны музыкальным компакт-дискам). Оптические диски CD-ROM обла- дают достаточно большим объёмом информации (650 или 700 Мбайт), компактностью, долгим сроком службы, очень дёшевы. Недостатки: обычные компакт-диски нельзя перезаписывать (ин- формация на них формируется заводом-изготовителем), скорость доступа к информации несколько меньше, чем у ЖМД.

3.3.Периферийные устройства

Кпериферийным устройствам относят оборудование для обмена информацией между системным блоком и пользователем либо дру- гим оборудованием и средствами вычислительной техники. Ниже

перечислены наиболее широко применяемые периферийные устройства персонального компьютера:

1. Клавиатура – устройство ввода текстовой информации. Под- ключается к системному блоку с помощью кабеля. Содержит кла- виши ввода алфавитной, цифровой информации, перемещения кур- сора и специальные клавиши. Клавиатуры отличаются количеством клавиш, технологией выполнения соединения при нажатии (пле- ночные, герконовые, контактные), дизайном (прямоугольные, эрго- номичные, раздвижные), типом соединителя (AT, PS/2, USB, ин- фракрасный беспроводный), набором дополнительных функций (блокировка клавиш, встроенный трекбол, порты USB для подклю- чения периферийных устройств).

2. Видеомонитор (дисплей) – устройство отображения текстовой

играфической информации на экране. Все современные мониторы дают цветное изображение. По технологии изготовления мониторы делятся на электронно-лучевые (ЭЛТ или CRT от англ. Cathode Ray Tube), которые используются наиболее широко в настольных ПК,

жидкокристаллические (ЖК или LCD от англ. Liquor Crystal

33

Display), которые используются в основном в портативных ПК и в последние годы в качестве замены ЭЛТ-мониторов, мониторы с

ЖК-матрицей и с просветным экраном (электронно-механические устройства, обладают компактностью и четкостью изображения, присущими ЖК-мониторам при несколько больших габаритах и сравнительно меньшей цене).

3.Мышь – устройство ввода координатной и графической ин- формации.

Аналогом мыши является трекбол (trackball), однако перемеще- ние указателя производится не движением его по коврику, а враще- нием шарика, размещённого на поверхности устройства. Трекболы

использовались в настольных и портативных компьютерах начала 1990-х гг. и часто встраивались в клавиатуру. В настоящее время конкурентами мыши являются графический планшет, touch pad и сенсорные экраны.

Кроме этих основных периферийных устройств, часто применя- ются дополнительные периферийные устройства:

1.Принтер – устройство для получения твердой копии изобра- жения (на бумаге, прозрачной пленке, других материалах). Основ- ными характеристиками принтеров являются скорость печати (сим- волов в секунду, cps и страниц в минуту, ppm), разрешающая спо- собность (точек на дюйм, dpi и линий на дюйм, lpi), число воспро- изводимых цветов и технология печати, применяется линейка из нескольких тысяч излучающих диодов.

2.Модем – устройство для передачи информации между компь- ютерами через телефонную линию. Основной параметр – макси- мальная скорость передачи информации (до 56 кбод, реально в наших условиях – 30–40 кбод). Внешние модемы подключаются к

разъему последовательного порта и имеют собственный корпус и блок питания, а внутренние встраиваются в корпус ПК.

3.Сетевая карта – устройство для обмена информацией между компьютерами, соединёнными в сеть. Различаются скоростью об- мена информацией (10, 100 Мбод, 1 Гбод и выше), типом использу- емого кабеля (коаксиального – BNC, витой пары – UTP, оптоволо- конного).

4.Существуют также адаптеры для беспроводного соединения (по СВЧ-радиоканалу) и для передачи информации по силовым электрическим цепям, как правило, в пределах одного здания.

34

Надежность и скорость передачи таких устройств существенно ни- же, чем традиционных кабельных сетевых карт.

5.Графопостроитель (плоттер) – позволяет выводить на бумагу рисунки и чертежи. В настоящее время практически вытеснены вы- сокоточными струйными и лазерными принтерами, из-за очень вы-

сокой стоимости применяются только в конструкторских бюро крупных организаций.

6.Сканер – устройство ввода текстовой или графической ин- формации с бумаги в компьютер.

7.Видеопроектор – устройство для отображения на отражающем или просветном экране информации с экрана монитора. Заменяет собой монитор очень больших размеров – до десяти метров по диа- гонали. Принцип действия основан на прохождении света от мощной лампы через жидкокристаллическую матрицу малого размера, в ко- торой происходит модуляция светового потока во времени и про- странстве, после чего свет фокусируется объективом на экране.

8.Источник бесперебойного питания (Uninterruptible Power Supply, UPS) – устройство резервного электропитания компьютера при аварии основной сети. Предохраняет систему от повреждения при перепадах и пропадании питающего напряжения, изменениях его частоты и формы, перегрузках сети, импульсных помехах.

9.Звуковая карта и акустическая система (Sound Card и Acoustic System) используются для воспроизведения и записи му- зыкальных, шумовых и прочих звуковых эффектов.

10.Видеокамера и микрофон позволяют вводить изображение

извуковое сопровождение в систему, при наличии соответствую- щего сетевого программного обеспечения организовывать ви- деоконференции и работать в качестве видеотелефона.

11.Цифровая фотокамера – устройство для получения цифро- вых фотографических снимков.

Контрольные вопросы

1.Структура персонального компьютера.

2.Память персонального компьютера.

3.Периферийные устройства.

35

ГЛАВА 4

ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

Ни компьютер в целом, ни его составные части не способны сами по себе обрабатывать информацию. Управляют работой компьютера программы, которые имеют различные функции и назначение.

Программа – это последовательность команд, которую выпол- няет компьютер в процессе обработки данных.

Команда – это описание операции, которую должен выполнить компьютер. Как правило, у команды есть свой код (условное обо- значение), исходные данные (операнды) и результат.

Данные – это информация, представленная в форме, пригодной для её передачи и обработки с помощью компьютера. Данные хра- нятся и обрабатываются на машинном языке в виде последователь- ностей 0 и 1.

Программное обеспечение (ПО) ПК (Software) – совокупность программ, необходимых для обработки или передачи различных данных, предназначенных для многократного использования и при- менения разными пользователями.

4.1. Общая характеристика программного обеспечения персонального компьютера

К программному обеспечению (ПО) относится также вся область деятельности по проектированию и разработке ПО:

1.Технология проектирования программ (нисходящее, струк- турное, объектно-ориентированное проектирование и др.).

2.Методы тестирования и отладки программ.

3.Методы доказательства правильности программ.

4.Анализ качества работы программ.

5.Документирование программ.

6.Разработка и использование программных средств, облегчаю- щих процесс проектирования программного обеспечения, и многое другое.

36

Программное обеспечение условно можно разделить на 3 класса: системное ПО, прикладное ПО и инструментальное ПО (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Структура программного обеспечения

4.2. Системное программное обеспечение

Системное программное обеспечение состоит из базового ПО и сервисного ПО.

Базовое ПО поставляется вместе с компьютером и обеспечивает его работоспособность. В состав базового ПО входит операционная система, операционная оболочка и сетевые программные средства

[6, 7, 14].

1. Операционная система (ОС) – это комплекс системных и слу- жебных программных средств, обеспечивающих управление рабо- той компьютера и его взаимодействие с пользователем.

Операционная система поставляется вместе с ПК и составляет основу его программного обеспечения. Программа ОС загружается в оперативную память после включения компьютера и работает па- раллельно со всеми другими программами до его выключения.

37

Функции операционных систем:

1.Обеспечение всех программ единым и стандартным доступом

кустройствам ввода-вывода информации.

2.Запуск других программ.

3.Организация диалога между компьютером и человеком.

4.Управление выполнением одной или нескольких одновременно запущенных программ и обменом информацией между ними и др.

5.Работа на компьютере фактически является работой с его опе- рационной системой. При установке на компьютер только операци- онной системы ничего содержательного на компьютере также сде- лать не удастся. Для ввода и оформления текстов, рисования графи- ков, расчёта зарплаты или прослушивания лазерного диска нужны специальные прикладные программы. Но и без ОС ни одну при- кладную программу запустить невозможно.

Основная функция всех ОС заключается в обеспечении несколь- ких видов интерфейсов:

Интерфейс – (от англ. interface – средство взаимодействия, свя- зи, согласования) – совокупность средств сопряжения (обеспечива- ющего их взаимодействие) и связи устройств компьютера, предна- значена для обмена информацией между устройствами вычисли- тельной системы.

Существуют аппаратный, программный и пользовательский ин- терфейсы.

Аппаратный интерфейс – средство сопряжения устройств вы- числительной техники на уровне электронных компонентов.

Программный интерфейс – комплекс правил и соглашений о стыковке программных модулей.

Пользовательский интерфейс – совокупность аппаратных,

программных и графических средств для организации диалога с пользователем.

Классификация операционных систем

Операционные системы различаются особенностями реализации алгоритмов управления ресурсами компьютера, областями исполь- зования.

По способу управления различают ОС:

1.Неграфические (командные) – ввод пользователем команд с клавиатуры в поле командной строки (MS DOS).

38

2.Графические (объектно-ориентированные) – весь экран до- ступен для управления, основное средство управления – мышь

(Windows).

По числу одновременно выполняемых задач ОС делятся на:

1.Однозадачные – способны выполнять в одно и то же время не более одной задачи (MS DOS).

2.Многозадачные – позволяют запустить одновременно не- сколько программ, которые будут работать параллельно (Windows, OS/2, UNIX).

По числу одновременно работающих пользователей на ЭВМ ОС делятся на:

1.Однопользовательские – предназначены для обслуживания одного клиента (MS DOS)

2.Многопользовательские – рассчитаны на работу с группой пользователей одновременно (Windows, UNIX). В многопользова-

тельских ОС каждый пользователь настраивает для себя интерфейс пользователя, т. е. может создать собственные наборы ярлыков, группы программ, задать индивидуальную цветовую схему, переме- стить в удобное место панель задач и др. В многопользовательских ОС существуют средства защиты информации каждого пользовате- ля от несанкционированного доступа других пользователей.

В настоящее время наибольшее распространение имеют следу- ющие операционные системы:

1.MS DOS (Microsoft Disk Operation System) выпускается фир-

мой Microsoft с 1981 г., она работает в текстовом режиме.

2.OS/2 – разрабатывается фирмой IBM.

3.UNIX – создана корпорацией Bell Laboratory.

4.MacOC – выпускается фирмой Apple для компьютеров

Macintosh.

5.NetWare – сетевая ОС – выпускается фирмой Novell.

6.Windows 3.1/95/98/NT/2000/XP/2003 – разрабатывается фир-

мой Microsoft, являются наиболее распространенными ОС в нашей стране, установлены в домашних и офисных ПК.

Оболочка ОС – это программа (комплекс программ), упрощаю- щая работу с основной программой, обеспечивающая более нагляд- ный и удобный способ общения с компьютером, чем средства ОС.

39

Наиболее популярными программами-оболочками для MS-DOS

являются Norton Commander и DOS Navigator, для Windows – Total Commander, FAR Manager.

Сетевые ОС обеспечивают работу компьютера в сети и поддер- живают все сетевые службы – электронную почту, обмен файлами, доступ к сайтам, общение между клиентами через Интернет и пр. (Solaris, Novell NetWare, Microsoft Windows NT).

Сервисное ПО – это программы и программные комплексы, ко- торые расширяют возможности базового программного обеспече- ния и организуют более удобную среду работы пользователя.

Это набор сервисных, дополнительно устанавливаемых про- грамм, которые можно классифицировать по функциональному признаку следующим образом:

Драйверы – это специальные программы, обеспечивающие вза- имодействие ОС с аппаратными устройствами (драйверы видеокар- ты, графического ускорителя, CD-ROM, клавиатуры, мыши, моде- ма, сетевой карты и т. д.). При включении компьютера производит- ся загрузка драйверов в оперативную память. Пользователь имеет возможность вручную установить или переустановить драйверы.

Программы диагностики работоспособности компьютера поз- воляют проверить конфигурацию ПК, выявить дефекты дисков и предотвратить потерю данных, хранящихся на дисках.

Антивирусные программы – это программы для обнаружения, удаления и защиты от компьютерных вирусов.

Компьютерный вирус – это класс программ, встроенных в дру- гую программу, документ или определенные области данных, спо- собных к саморазмножению и используемых для нанесения какого- либо ущерба или достижения других противоправных и вредонос- ных целей для пользователей ПК.

Термин «компьютерный вирус» (КВ) появился недавно (1984 г.) на конференции по безопасности информации в США. КВ всегда связан с программой-носителем вируса. Как и биологический вирус, КВ характеризуют способность к саморазмножению, высокая ско- рость распространения, избирательность поражаемых систем, спо- собность заражать незараженные системы, трудности борьбы с ви- русами и т. д. Можно также указать на постоянно увеличивающееся количество новых поколений и модификаций КВ. В настоящее вре-

40