Теоретическая Информатика

Мэйнфреймы (S/390, AS/400, RISC-серверы) применяют в качестве мощных и надежных серверов в компьютерных сетях.

Суперкомпьютеры (наиболее известен Крэй (Cray)) необ- ходимы для математического моделирования, проектирова- ния самолетов и космических кораблей, управления противо- ракетной обороной, прогноза погоды, показа фильмов по ка- бельному телевидению и т. д.

2°. К л а с с и ф и к а ц и и п е р с о н а л ь н ы х к о м п ь ю т е р о в Рассмотрим четыре классификации ПК.

1. Классификация ПК по мощности определена в между- народном стандарте «Спецификация PC99», где ПК делятся на 5 групп, границы между которыми, естественно, нечетки.

а. Рабочая станция (Workstation). Мощный персональный компьютер. Используется для программирования, издатель- ского дела, математического моделирования, обработки муль- тимедиа и как сервер.

б. Массовый, или потребительский, компьютер (Consumer).

Этот ПК предназначен для работы в домашних условиях.

в. Офисный компьютер (Office). Служит для канцелярской и бухгалтерской работы самостоятельно и в составе компьютер- ных сетей.

г. Переносной, или портативный, или мобильный, компьютер

(Mobile). Его носят с собой и используют в поездках и во время деловых встреч,

д. Игровой, или развлекательный, компьютер (Entertainment). При-

меняется для игр и качественного воспроизведения звука и видео. 2. Компьютеры классифицируются не только по мощности.

Классифицируем компьютеры по их аппаратной совместимо- сти. Здесь ключевую роль играет основная микросхема, «мозг» компьютера — центральный процессор.

Центральный процессор (ЦП) — основная микросхема ПК. Аппаратная совместимость компьютеров — взаимозаменяе-

мость ЦП различных компьютеров; аппаратная платформа компьютера — тип ЦП компьютера.

По критерию аппаратной совместимости выделяют две ос- новных в России несовместимых аппаратных платформы ПК:

PC и Mac.

PC (читается «пи-си») — ПК на базе ЦП, совместимого с ЦП фирмы Intel; Mac (читается «мак») — ПК на базе ЦП фирмы Motorola.

PC называют также ИБМ-совместимыми компьютерами (IBM PC), поскольку ИБМ — фирма, которая выпустила первый PC.

Мак называют также Макинтошем, или Apple (Macintosh, Apple, читается «эпл» — по-английски «яблоко»).

ИБМ-совместимые компьютеры являются самыми распро- страненными ПК, поскольку их выпускают многие разные фирмы. По этому они и присвоили себе общую аббревиатуру всех ПК — PC.

Маки выпускаются только одной фирмой.

3. Если компьютеры несовместимы аппаратно, то они будут несовместимы и программно. Однако компьютеры одной ап- паратной платформы могут быть несовместимы программно.

Компьютерная программа — инструкция для управления компьютером, выполняющаяся на компьютере.

Программная совместимость компьютеров — свободная пе-

реносимость программ с компьютера на компьютер.

Аппаратно-программная платформа компьютера — сочетание аппаратной платформы и вида компьютерных программ.

Платформа Windows (читается «виндоус»), или Wintel (Windows + Intel) — PC под управлением компьютерных программ, совместимых с Windows; платформа Юникс (Unix) — совмести- мых с программой Юникс.

Программу Windows создала фирма Microsoft, которую ос-

новал и является ее бессменным руководителем американец

Билл Гейтс.

Первую версию распространенной на PC разновидности Юникс под названием Линукс (Линус + Юникс) создал фин- ский программист-любитель Линус Торвальдс. В настоящее время Линукс является плодом коллективного творчества про- граммистов всего мира.

Наиболее распространена платформа Windows. Практиче- ски все офисные, переносные и игровые ПК, многие рабочие станции и массовые ПК работают в России только на плат-

форме Windows.

Юникс эффективно конкурирует с Windows. Многие ра- бочие станции работают под Юникс. Массовые ПК часто или работают под Юникс, или могут переключаться сразу между двумя платформами Windows и Юникс.

4. PC с разными моделями ЦП программно совместимы сни- зу-вверх: если программа работает на более старой модели PC, то обычно будет работать и на более новой.

Первый PC был создан фирмой ИБМ на базе центрального процессора Intel 8086 в 1981 г. и обрабатывал 16-битовые дан- ные объемом до 64 Кб. В 1984 г. появился PC/AT («двойка») на базе Intel 80286.

Все последующие PC — 32-битовые. Первый появился в 1985 г. под именем PC/AT «тройка». В 1989 г. появление Intel 80486 («четверка»).

В1993 г. появился первый PC второй серии — Pentium, в 1997 г.— Pentium II («двойка»), а в 1999 г. — Pentium III («тройка»).

Внастоящее время новые PC оснащаются 32-битовым про- цессором Pentium IV («четверка») от 1 млрд. и выше операций в секунду.

3°. У п р а ж н е н и я

1.Сколько лет прошло от создания первого программно- управляемого компьютера до первого электронного?

2.Чем отличается ПК от PC?

3.Назовите три основные современные платформы ПК.

4.Сколько лет продержался 16-битный PC?

5.Сколько лет существует 32-битный PC?

2. Классификация аппаратуры

1°. С и с т е м н ы й б л о к и п е р и ф е р и я Будем изучать только ИБМ-совместимые ПК — PC.

Начнем классифицировать аппаратуру, которая входит в состав персонального компьютера. Компьютерная аппаратура в первом приближении делится на две группы.

Системный блок — главная часть персонального компьютера, включающая системную плату с ЦП; периферия — все компью- терные устройства, не входящие в состав системного блока.

В просторечии системный блок называют процессором по той простой причине, что в его состав входит ЦП.

Минимальная конфигурация современного PC состоит из:

1)системного блока;

2)монитора;

3)клавиатуры;

4)мыши.

Мобильные компьютеры имеют все эти четыре компонен- ты (вместо мыши, конечно, имеется трекбол или тачпад) в од- ном корпусе, что позволяет ввести альтернативное определе- ние периферии.

Периферия — все компьютерные устройства, не входящие в системный блок и не являющиеся монитором, клавиатурой или мышью (или другим манипулятором).

Периферия одиночного компьютера бывает пяти видов:

1)устройства ввода;

2)устройства вывода;

3)комбинированные устройства;

4)мобильные устройства хранения данных;

5)внешние устройства питания.

Устройство ввода служит для ввода в компьютер данных или команд управления; устройство вывода — вывода данных из компьютера; комбинированное устройство состоит одновре- менно из устройств ввода и вывода; мобильное устройство хра- нения данных служит для хранения данных вне компьютера; внешнее устройство питания обеспечивает правильное и безо- пасное питание аппаратуры.

Основным свойством устройств ввода и вывода является то,

что устройства вывода гораздо сложнее и мощнее устройств ввода:

1)представить информацию для восприятия человеком сложнее, чем ввести ее в компьютер;

2)компьютер призван получить мало управляющей ин- формации и на ее основе рассчитать и выдать много данных.

Внешние устройства питания находятся вне корпуса аппа- ратуры, внутренние — входят в состав аппаратуры.

Приведем список основных устройств периферии одиноч- ного компьютера. Все они будут рассматриваться в этой книге.

1. Основные устройства ввода.

а. Клавиатура. Осуществляет ввод текста и управление ком- пьютером (совместно с мышью).

б. Мышь и другие манипуляторы. Предназначены в основ- ном для управления компьютером (совместно с клавиатурой), иногда для ввода текста или графики.

в. Различные виды сканеров, фотоаппаратов и видеокамер.

Служат для ввода как окружающей действительности: видео и снимков, так и копий твердых носителей: графики и текста.

г. Микрофон. Нужен для ввода звука.

2. Основные устройства вывода.

а. Монитор. Выводит на экран текст, графику и видео.

б. Различные виды принтеров. Выводят на твердые носите- ли текст и графику.

в. Динамики и наушники. Выводят звук.

3. Основные комбинированные устройства.

а. Сенсорный монитор. Объединяет монитор с манипулято- ром.

б. Гарнитура. Объединяет наушники с микрофоном.

в. Ксерокс с компьютерным входом. Служит попеременно то сканером, то принтером.

4. Основные мобильные устройства хранения данных.

а. Электронная мобильная память, в том числе флэш-память.

5. Основные внешние устройства питания.

а. Сетевой фильтр электрической сети. Фильтрует мелкие выбросы питания, удобен при аварийном выключении ком- пьютера.

б. Источник бесперебойного питания (ИБП). Поддерживают питание компьютера в течение нескольких минут при выклю- чении напряжения в сети, исполняет функции фильтра.

2°. К а б е л и и п и т а н и е Для выполнения своего назначения компьютерная аппара-

тура должна иметь возможность:

1)получать энергию от электрической сети или иных ис- точников питания;

2)обменивается между собой информацией в виде элек- трических импульсов.

Эти две потребности компьютерная аппаратура удовлетво- ряет с помощью либо электрических кабелей, либо различных видов физических излучений. Рассмотрим кабели.

Силовой кабель — провод, по которому аппаратура получает питание от электрической сети; сигнальный кабель — провод, по

которому аппаратура обменивается информацией в форме электрических сигналов.

Сигнальным кабелем компьютерная аппаратура может со- единяться двумя способами:

1)периферия подключается к системному блоку;

2)системный блок подключается к другому системному блоку или к сетевому оборудованию компьютерной сети.

Приходим к понятию сигнального сетевого кабеля.

Сетевой кабель — сигнальный кабель, соединяющий ком- пьютер либо с другим компьютером, либо с оборудованием

компьютерной сети (см. рис. 1.1).

Сетевой кабель называется сетевым, потому что соединен- ные им компьютеры образуют компьютерную сеть.

Обычно к любому виду аппаратуры подходят два кабеля: силовой и сигнальный.

182 Глава 1. Персональный компьютер

Вторая причина —чтобы «увидеть» такое оборудование, операционная система должна загрузиться.

Включенный системный блок нельзя резко перемещать или даже шевелить: его внутреннее оборудование может испор- титься!

Как известно, театр начинается с вешалки, а аппаратура начинается с розетки. Не менее известно, что параметры элек- трической сети, мягко говоря, нестабильны. Эта нестабиль- ность бывает двух видов: небольшие отклонения от 220 В и боль-

шие.

1.Небольшие отклонения питания: а) кратковременные; б) долговременные.

2.Большие отклонения питания:

а) сильное повышение напряжения в электрической сети, компьютер продолжает работать;

б) отключение питания — полное исчезновение напряжения.

Больше всего аппаратура боится не сильных, а час- тых скачков напряжения. Но это бывает очень редко, разве что пользователь начнет щелкать выключателем. Кроме того, системный блок компьютера защищен от частых отключений питания в сети, поскольку после его

выключения включить его можно только кнопкой включения.

Аппаратура не любит перепадов напряжения. Но если ап- паратура прямо или косвенно подключена к сети, то рано или поздно она подвергнется такому испытанию. Для защиты ап-

паратуры от колебаний напряжения в сети имеется два вида периферии.

Сетевой фильтр — устройство для подключения аппарату- ры к электрической сети, имеющее электрическую схему ста- билизации небольших помех в электрической сети.

Источник бесперебойного питания (ИБП) (uninterruptible power supply (UPS)) — сетевой фильтр с аккумулятором, питающий компьютер при исчезновении напряжения в электрической се- ти в течение нескольких или десятков минут.

Сетевой фильтр обычно имеет удобную форму удлините- ля-разветвителя, в состав которого входит выключатель.

ИБП (UPS) — тяжелый по весу блок: аккумуляторы боль- шого напряжения имеют приличную массу. ИБП может быть

соединен с компьютером сигнальным кабелем для передачи ему сведений о питании или завершении его работы, когда кончится заряд аккумулятора во время отсутствия напряже- ния в сети.

Сетевой фильтр предотвращает:

1)кратковременные небольшие выбросы (доли секунды) напряжения в сети за счет своей схемы стабилизации;

2)сильное напряжения в сети,— при этом просто перегора- ет предохранитель фильтра.

ИБП (UPS) предотвращает то же, что и фильтр, но, кроме того:

1)стабилизирует долговременные небольшие отклонения напряжения в сети за счет своих схем стабилизации;

2)при полном исчезновении напряжения в сети генериру- ет напряжение 220 В в течение нескольких (маломощные уст- ройства) или десятков минут (более мощные устройства).

ИБП (UPS) выпускаются не только в виде отдельного блока, но и в виде внутреннего устройства для систем- ного блока. В последнем случае ИБП, конечно, мало- мощный.

3°. У п р а ж н е н и я

1.Нарисуйте схему приведенной выше классификации компьютерной аппаратуры в виде дерева. Укажите все два- дцать видов компьютерной аппаратуры.

2.Нарисуйте схему приведенной выше классификации компьютерных кабелей в виде дерева. Укажите все три вида кабелей.

§ 2. Управление компьютером

1. Клавиатура

1°. А л ф а в и т н о - ц и ф р о в а я к л а в и а т у р а Компьютер так устроен, что текст и числа набирают на нем

в основном на клавиатуре. Однако компьютерная клавиатура принципиально отличается от клавиатуры пишущей машин- ки или клавиатуры калькулятора как своей многофункцио- нальностью, так и технологичностью при наборе текстов.

Важно не спешить работать на компьютере и набирать на нем тексты. Сначала приходится ознакомиться с основными принципами ее работы и назначением основных клавиш.

Клавиатура — компьютерное устройство, представляющее собой панель с клавишами, которое чаще всего располагается перед экраном монитора компьютера и имеет две функции:

1)управление компьютером;

2)набор текстов и чисел.

Клавиша — составная часть клавиатуры. С помощью кла- виш производится набор текстов и управление компьютером.

Вдальнейшем разведем аналогичные понятия клавиатуры

иэкранных интерфейсов. На клавиатуре будут расположены клавиши, а на экране монитора будут изображаться кнопки.

Другое название клавиатура — доска, поскольку кла- виатура похожа на доску с кнопками. Клавиши на кла- виатуре располагаются тесными группами. Самая зна- чимая из них предназначена для набора текстов. На но- утбуках и других мелких компьютерах эта группа зани- мает практически всю клавиатуру.

Клавиши делятся по назначению на две большие группы.

Алфавитно-цифровые символы — буквы, цифры, знаки пре-

пинания, специальные символы и пробел.

Алфавитно-цифровые клавиши — клавиши с нарисованными алфавитно-цифровыми символами и клавиша пробела для набора алфавитно-цифровых символов (рис. 1.2).

Управляющие клавиши — клавиши, отличные от алфавитно- цифровых, служащие для управления компьютером (рис. 1.2).