20. Процессор

Процессор - это главная микросхема компьютера, его "мозг". Он разрешает выполнять программный код, находящийся в памяти и руководит работой всех устройств компьютера. Скорость его работы определяет быстродействие компьютера. Конструктивно, процессор - это кристалл кремния очень маленьких размеров. Процессор имеет специальные ячейки, которые называются регистрами. Именно в регистрах помещаются команды, которые выполняются процессором, а также данные, которыми оперируют команды. Работа процессора состоит в выборе из памяти в определенной последовательности команд и данных и их выполнении. На этом и базируется выполнение программ.

В ПК обязательно должен присутствовать центральный процессор (Central Rpocessing Unit - CPU), который выполняет все основные операции. Часто ПК оснащен дополнительными сопроцесорами, ориентированными на эффективное выполнение специфических функций, такие как, математический сопроцесор для обработки числовых данных в формате с плавающей точкой, графический сопроцесор для обработки графических изображений, сопроцесор ввода/вывода для выполнения операции взаимодействия с периферийными устройствами.

Основными параметрами процессоров являются:

• тактовая частота,

• разрядность,

• рабочее напряжение,

• коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты,

• размер кеш памяти.

Тактовая частота определяет количество элементарных операций (тактов), выполняемые процессором за единицу времени. Тактовая частота современных процессоров измеряется в МГц (1 Гц соответствует выполнению одной операции за одну секунду, 1 МГц=106 Гц). Чем больше тактовая частота, тем больше команд может выполнить процессор, и тем больше его производительность. Первые процессоры, которые использовались в ПК работали на частоте 4,77 МГц, сегодня рабочие частоты современных процессоров достигают отметки в 2 ГГц (1 ГГц = 103 МГц).

21. Оперативная память ram (Random Access Memory)

Память RAM - это массив кристаллических ячеек, способных сохранять данные. Она используется для оперативного обмена информацией (командами и данными) между процессором, внешней памятью и периферийными системами. Из нее процессор берет программы и данные для обработки, в нее записываются полученные результаты. Название "оперативная" происходит от того, что она работает очень быстро и процессору не нужно ждать при считывании данных из памяти или записи. Однако, данные сохраняются лишь временно при включенном компьютере, иначе они исчезают.

По физическому принципу действия различают динамическую память DRAM и статическую память SRAM. Ячейки динамической памяти можно представить в виде микроконденсаторов, способных накапливать электрический заряд. Недостатки памяти DRAM: медленнее происходит запись и чтение данных, требует постоянной подзарядки. Преимущества: простота реализации и низкая стоимость.

Ячейки статической памяти можно представить как электронные микроэлементы - триггеры, состоящие из транзисторов. В триггере сохраняется не заряд, а состояние (включенный/выключенный). Преимущества памяти SRAM: значительно большее быстродействие. Недостатки: технологически более сложный процесс изготовления, и соответственно, большая стоимость.

Микросхемы динамической памяти используются как основная оперативная память, а микросхемы статической - для кэш-памяти.

Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, выраженный числом. В современных ПК на базе процессоров Intel Pentuim используется 32-разрядная адресация. Это означает, что всего независимых адресов есть 232, то есть возможное адресное пространство составляет 4,3 Гбайт. Однако, это еще не означает, что именно столько оперативной памяти может быть в системе. Предельный размер объема памяти определяется чипсетом материнской платы и обычно составляет несколько сотен мегабайт.

Оперативная память в компьютере размещена на стандартных панельках, которые называются модулями. Модули оперативной памяти вставляют в соответствующие разъемы на материнской плате. Конструктивно модули памяти имеют два выполнения - однорядные (SIMM - модули) и двурядные (DIMM - модули). На компьютерах с процессорами Pentium однорядные модули можно применять лишь парами (количество разъемов для их установления на материнской плате всегда четное). DIMM - модули можно устанавливать по одному. Комбинировать на одной плате разные модули нельзя.

Постоянная память ROM (Read Only Memory)

В момент включения компьютера в его оперативной памяти отсутствуют любые данные, поскольку оперативная память не может сохранять данные при отключенном компьютере. Но процессору необходимы команды, в том числе и сразу после включения. Поэтому процесор обращается по специальному стартовому адресу, который ему всегда известен, за своей первой командой. Этот адрес указывает на память, которую принято называть постоянной памятью ROM или постоянным запоминающим устройством (ПЗУ). Микросхема ПЗУ способна продолжительное время сохранять информацию, даже при отключенном компьютере. Говорят, что программы, которые находятся в ПЗУ, "зашиты" в ней - они записываются туда на этапе изготовления микросхемы. Комплект программ, находящийся в ПЗУ образовывает базовую систему ввода/вывода BIOS (Basic Input Output System).

Основное назначение этих программ состоит в том, чтобы проверить состав и трудоспособность системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жесткими и гибкими дисками.

22. Внешняя (долговременная) память— это место длительного хранения данных (программ, результатов расчётов, текстов и т.д.), не используемых в данный момент в оперативной памяти компьютера. Внешняя память, в отличие от оперативной, является энергонезависимой. Носители внешней памяти, кроме того, обеспечивают транспортировку данных в тех случаях, когда компьютеры не объединены в сети (локальные или глобальные).

Внешняя память компьютера. Основные виды внешней памяти.

Основное назначение внешней памяти компьютера – долговременное хранение большого количества различных файлов (программ, данных и т.д.). Устройство, которое обеспечивает запись/считывание информации, называется накопителем, а хранится информация на носителях. Наиболее распространенными являются накопители следующих типов:

• Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) двух различных типов, рассчитанные на диски диаметром 5,25” (емкость 1,2 Мб) и диски диаметром 3,5“(емкость 1,44 Мб);

• Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) информационной емкостью от 1 до десятков  Гб;

• Накопители CD-ROM емкостью 640 Мб;

• Накопители DVD-ROM  емкостью до 17 Гб.

Для пользователя имеют существенное значение некоторые показатели: информационная емкость, скорость обмена информацией, надежность ее хранения и т.д. (см. таблицу).

Тип накопителя	Емкость носителя	Скорость обмена	Опасные воздействия
НГМД 5,25”	1,2 Мб	Низкая	Магнитные поля, нагревание
НГМД 3,5”	1,44 Мб	Низкая
НЖМД	Десятки Гб	От 3 до 8 Мб/с	Удары
CD-ROM	640 Мб	До 3,6 Мб/с	Загрязнение

В основу записи, хранения и считывания информации положены два физических принципа, магнитный и оптический.

В НГМД и НЖМД используется магнитныйпринцип. При магнитном способе запись информации производится на магнитный носитель (диск, покрытый ферромагнитным лаком) с помощью магнитных головок.

В процессе записи головка с сердечником из магнитомягкого материала (малая остаточная намагниченность) перемещается вдоль магнитного слоя магнитожесткого носителя (большая остаточная намагниченность). Электрические импульсы создают в головке магнитное поле, которое последовательно намагничивает (1) или не намагничивает (0) элементы носителя.

При считывании информации намагниченные участки носителя вызывают в магнитной головке импульс тока (явление электромагнитной индукции).

Носители информации имеют форму диска и помещаются в конверт из плотной бумаги (5, 25”) или пластмассовый корпус (3,5”). В центре диска имеется отверстие (или приспособление для захвата) для обеспечения вращения диска в дисководе, которое производится с постоянной угловой скоростью 300 об/с.

В защитном конверте (корпусе) имеется продолговатое отверстие, через которое производится запись / считывание информации. На боковой кромке дискет (5,25”) находится маленький вырез, позволяющий производить запись, если вырез заклеить непрозрачной наклейкой, запись становится невозможной (диск защищен). В дискетах 3,5” защиту от записи обеспечивает предохранительная защелка в левом нижнем углу пластмассового корпуса.

Диск должен быть форматирован, т.е. должна быть создана физическая и логическая структура диска. В процессе форматирования на диске образуются концентрические дорожки, которые делятся на сектора, для этого головка дисковода расставляет в определенных местах диска метки дорожек и секторов.

Жесткие магнитные диски состоят из нескольких дисков, размещенных на одной оси и вращающихся с большой угловой скоростью (несколько тысяч оборотов в минуту), заключенных в металлический корпус. Большая информационная емкость жестких дисков достигается за счет увеличения количества дорожек на каждом диске до нескольких тысяч, а количества секторов на дорожке – до нескольких десятков. Большая угловая скорость вращения дисков позволяет достигать высокой скорости считывания / записи информации (более 5 Мб/с).

CD-ROMнакопители используютоптическийпринцип чтения информации. Информация наCD-ROMдиске записана на одну спиралевидную дорожку (как на грампластинке), содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью. Лазерный луч падает на поверхность вращающегосяCD-ROM-диска, интенсивность отраженного луча соответствует значениям 0 или 1.Cпомощью фотопреобразователя они преобразуются в последовательности электрических импульсов.

Скорость считывания информации в CD-ROMнакопителе зависит от скорости вращения диска. ПервыеCD-ROMнакопители были односкоростными и обеспечивали скорость считывания информации 150 Кб/с, в настоящее время все большее распространение получают 24-скоростныеCD-ROMнакопители, которые обеспечивают скорость считывания информации до 3,6 Мб/с.

Информационная емкость CD-ROMдиска может достигать 640 Мб. ПроизводятсяCD-ROMдиски либо путем штамповки (диски белого цвета), либо записываются (диски желтого цвета) на специальных устройствах, которые называютсяCD-recorder.

DVD-ROMдиски (цифровые видео диски) имеют гораздо большую информационную емкость (до 17 Гбайт), т.к. информация может быть записана на двух сторонах, в два слоя на одной стороне, а сами дорожки имеют меньшую толщину.

Первое поколение DVD-ROM накопителей обеспечивало скорость считывания информации примерно 1,3 Мбайт/с. В настоящее время 5-скоростные DVD-ROM достигают скорости считывания до 6,8 Мбайт/с.

Существуют CD-R и DVD-Rдиски (R—recordable, записываемый), которые имеют золотистый цвет. Специальные CD-R и DVD-R дисководы обладают достаточно мощным лазером, который в процессе записи информации меняют отражающую способность участков поверхности записываемого диска. Информация на таких дисках может быть записана только один раз.

Существуют также CD-RW и DVD-RWдиски (RW—Rewritable, перезаписываемый), которые имеют «платиновый» оттенок. Специальные CD-RW и DVD-RW дисководы в процессе записи информации также меняют отражающую способность отдельных участков поверхности дисков, однако информация на таких дисках может быть записана многократно. Перед перезаписью записанную информацию «стирают» путем нагревания участков поверхности диска с помощью лазера.

23. Жёсткий диск – это место, где хранится вся ваша информация и программы. Если жёсткий диск перестанет работать, то вы можете потерять все ваши данные. Жёсткий диск – это магнитное устройство хранения информации, установленное в специальные отсеки в системном блоке. Жёсткий диск можно сравнить с большим шкафом с несколькими полками. Также как и на каждой полке шкафа хранятся различные вещи также, и ваш жёсткий диск хранит все необходимые вам данные на компьютере – операционную систему (к примеру, Windows). Различные программы (например, набор офисных программ), деловые и домашние приложения и данные, игры, сообщения электронной почты, адресные книги и т.д. Жёсткий диск по своей структуре – это просто масса магнитных носителей. Магнитная поверхность жёсткого диска разделена на специальные отсеки, в которых могут храниться ваши данные – процесс разделения диска на эти отсеки называется форматированием. Когда вы покупаете новый компьютер, система поставляется вам с уже отформатированным диском. Перед тем, как использовать жёсткий диск его надо сначала отформатировать. Жёсткий диск на новеньком компьютере бывает уже отформатирован на несколько больших частей: - первичный сектор (обычно диск С:); - дополнительный раздел, который впоследствии может быть при необходимости разделён на несколько логических секторов (D: E: и т.д.). Разделение делает хранение данных ещё более эффективным и снижает время доступа к данным. Объём доступного пространства невероятно быстро увеличивался со времен первого 10 Мб жёсткого диска от IBM XT. В наше время минимальный объём уже составляет 10 Гб, а 17 Гб уже стали обычными. Жёсткий диск соединяется с материнской картой компьютера посредством дополнительной платы или карты работы с дисками. Как он работает? Диск форматируется с разделением магнитной поверхности на концентрические, циркулярные дорожки называемые треками (они похожи на прорези на фотоплёнках) и имеют вид клинообразных долей, называемых секторами. Данные, хранящиеся в форме файла, или группа дисковых секторов называется кластерами. Жёсткий диск размещает данные, передвигая свою пишущую головку по определённому треку в определённом секторе. Когда на только что отформатированном жёстком диске создаётся файл, ему присваивается номера кластеров в последовательном порядке. Если файл расширяется, то заполняются самые доступные кластеры. При удалении файлов, номера из кластеров просто маркируются как доступные, пустые. С течением времени, когда размеры файлов требуют дополнительных кластеров или файлы удаляются, совершенный первоначальный порядок кластеров нарушается – это процесс известен как дефрагментация. Разделение жёсткого диска. При разделении, большой жёсткий диск делится на более малые виртуальные – не физические жёсткие диски или разделы, что повышает эффективность использования свободного пространства и ускоряет производительность вашего компьютера. Разделение может стать очень полезным в следующих случаях: 1. Один компьютер – несколько пользователей. Если на одном компьютере работает несколько пользователей, разделы могут предназначаться для каждого пользователя, таким образом, каждый человек будет иметь своё «рабочее пространство». Такое разделение удобно и для домашнего пользования, где вы можете отвести отдельный раздел вашему супругу, для детских игр, деловых приложений и данных и т.д. 2. Работа с различными операционными системами. Может случиться так, что вам придётся работать более чем с одной операционной системой на своём компьютере, к примеру: - Windows 98; - Linux; - Windows 95 (Возможно у вас есть приложения, которые отлично работают на системе Windows 95, но совершенно не работают в Windows 98). Вы можете безопасно хранить эти различные операционные системы на одном жёстком диске, установив их в различные разделы. Разделительные инструменты. Существуют различные инструменты для разделения жёсткого диска. Ниже приведены два самых известных: 1. PartitionMagic Version 4.o for Windows95 и 98-Partition Magic, from Power Quest – это удобная и мощная программа, для разделения диска. С её помощью можно с лёгкостью создавать, перемещать, конвертировать и изменять размер ваших разделов без необходимости форматировать диск или удалять важные данные. 2. FDISK – это бесплатная программа, предназначенная для разбиения диска на разделы, которая работает в среде DOS. А главное, что эта программа бесплатна. Однако она неудобна в управлении, а также требует форматирования жёсткого диска (возможно, это её самые большие недостатки). Форматирование жёсткого диска. Также как и в работе с большинством механических устройств, долговременное использование жёсткого диска обычно заканчивается неизбежным износом и нарушением функциональности. Многократное удаление и запись файлов также отражается на жёстком диске, в результате чего может произойти дисковая ошибка, включая и известную ошибку Windows "fatal error". Это служит показателем того, что вам необходимо переформатировать ваш жёсткий диск, чтобы он снова нормально функционировал. Однако перед тем как переформатировать диск, было бы неплохо попробовать альтернативный вариант: 1. Запустите дефрагментацию диска. 2. Пользуйтесь бесплатными программами-очистителями, такими как asregclean.exe, доступными в сети. Однако, если после использования этих альтернатив, вы всё же будете также получать сообщения о фатальной ошибке, то вам придётся отформатировать свой жёсткий диск. Процедура форматирования довольно проста, но всё же следует соблюдать осторожность. Когда вы форматируете жёсткий диск, все данные, содержащиеся на диске, теряются – операционная система, прикладные программы, деловые приложения и данные, игры, электронные сообщения. Словом, всё. Как производить форматирование? Windows 95. 1. Два раза кликните по значку «Мой компьютер». Затем кликните по диску, который вы хотите отформатировать (к примеру С:). 2. В меню «Файл», кликните кнопку «Форматировать» следуйте инструкциям. Помните, что вы не можете форматировать диск, если открыты файлы, находящиеся на этом диске. Если диск был сжат, используйте сжатие для форматирования диска. Windows 98. 1. Войдите в меню «Пуск», выберите команду «Выключить компьютер», выберите перезагрузку и затем нажмите ОК. 2. Нажмите и удерживайте клавишу CTRL, пока не появится загрузочное меню Microsoft Windows 98. 3. Выберите только команду prompt и нажмите Ввод. 4. В C:prompt, напечатайте format C: и нажмите Ввод. 5. Следуйте инструкциям на мониторе. После форматирования вы имеете чистый жёсткий диск с большим количеством доступного пространства, чем раньше. Следующий шаг – восстановление необходимых вам программ на вашем диске: 1. Сначала переустановите Windows, а затем и рабочие приложения, которые вы используете. 2. Восстановите свои резервные файлы. Если вы пользовались Zip архивом или CD-ROM, то их надо восстановить в первую очередь. 3. Переустановите все драйвера для принтера, модема или других периферийных устройств. Производи дефрагментацию. Файл на вашем жёстком диске не сохраняется в одном месте или кластере. К примеру, если вы создаёте документ Word и позже вносите в него изменения, эти изменения могут быть сохранены в отличных от первоначального размещения файла, кластерах. Чем чаще вы изменяете файл, тем более беспорядочным становится кластер, а диск – фрагментированным. Это усложняет задачу магнитной считывающей головки по восстановлению всего файла. Фрагментация жёсткого диска понижает эффективность хранения данных и замедляет процесс обращения и восстановления информации. Процесс дефрагментации помогает наладить структуру файла и упорядочить неиспользуемое пространство жёсткого диска, что ускоряет работу приложений. Перед дефрагментацией следует проверить, какая часть вашего жёсткого диска фрагментирована. Вы можете сделать это, запустив ScanDisk. Очистите папки временных фалов и корзину перед дефрагментацией. Для Windows 95 и Windows 98. Откройте меню «Пуск», выберите меню «Программы» - «Стандартные» - «Служебные» и запустите команду «Дефрагментация диска». График проводимой дефрагментации зависит от того, как интенсивно вы используете компьютер. Отличным вариантом является дефрагментация каждые 2 недели. Убедитесь, что все ваши файлы закрыты и выключена опция «Заставка». Чистка диска. Не осталось свободного пространства на диске? Появились дисковые ошибки или ошибочные операции? Значит, пришло время почистить ваш жёсткий диск. Ниже вам предоставлено несколько подсказок, которые помогут вам с этим разобраться: 1. Отсортируйте все ненужные приложения. Проверьте все программы, которые вы записали на компьютер. Удалите все старые версии программ, если вы установили новые. Перейдите на панель управления, выберите меню «Установка и удаление программ» и деинсталлируйте те приложения, в которых вы не нуждаетесь. 2. Запустите ScanDisk. Опция ScanDisk – это очень полезная программа Windows, которая устраняет такие проблемы как: потерянные кластера, недействительные директории и физические ошибки диска. Запускайте ScanDisk каждый месяц. Зайдите в меню «Пуск» - «Программы» - «Стандартные» - «Служебные» - «Очистка диска». Выберите диск, содержащий файлы и папки, которые вы хотите проверить. 3. Чаще производите дефрагментацию, раз в две недели. 4. Очищайте корзину. Активизируйте меню корзины правым кликом и выберите команду «Очистить корзину». 5. Очищайте папки. Нужны ли вам все те файлы, которые вы загрузили для своего последнего проекта? Или игры, которые вы играете редко? Удаляйте ненужные папки. 6. Удаляйте .tmp файлы и высвобождайте место на диске. Закройте все программы. С помощью поисковика Windows найдите все *.tmp файлы на компьютере, убедитесь, что диск С тоже включён в место поиска. Затем удалите эти файлы. 7. Удаляйте временные Интернет-файлы. Зайдите в папку временных файлов и удалите из неё все имеющиеся записи. 8. Существует несколько компонентов Windows, без которых вы можете обойтись. Вы можете удалить эти приложения при помощи опции «Установка и удаление программ». Некоторые бесполезные компоненты Windows – это обои рабочего стола (700 Кб) и стандартные игры (600 Кб). Перед форматированием: 1. Проверьте технические характеристики жёсткого диска (количество цилиндров, дорожек, секторов…) в системе BIOS, доступной при начальной загрузке компьютера. 2. Зарезервируйте все важные данные на другой жёсткий диск, компакт-диск, сменный носитель информации, кассету или гибкий диск. Если у вас не хватает пространства для резервных файлов или вы спешите, копируйте только самые важные папки. Зарезервируйте адресные книги. После резервирования данных проверьте их на действительность. 3. Резервируйте все папки, которые вы используете совместно с кем-то по сети. 4. Держите при себе инсталляционные диски тех приложений, которые вы используете, таким как Windows или офисные программы. После форматирования их надо будет установить в первую очередь. Немного о FAT. При форматировании диска, на нём создаётся File Allocation Table (FAT – Таблица Размещения Файлов). FAT – следит за месторасположением всех файлов на диске. FAT 16 – это система размещения файлов, используемая в системах DOS и Windows 95. FAT 32 – файловая система, используемая в Windows 98 или Win 95 OSR 2. Файловая система FAT 32 считается наиболее эффективной, поскольку экономит много пространства на диске. Производительность жёсткого диска во многом определяет производительность всего компьютера. Производительность диска включает такие понятия, как: - объём; - скорость доступа к данным (это время, затрачиваемое читающей головкой на нахождение необходимой позиции на магнитной поверхности); - время отсылки данных (определяется количеством битов, которое можно передать на ОЗУ в течение одной секунды); - надёжность.

24. Формати́рование ди́ска— процесс разметки устройств хранения или носителей информации:жёстких дисков,дискет, устройств хранения на основефлеш-памяти,оптических носителейи др. Существуют разные способы этого процесса.

Само форматирование заключается в создании (формировании) структур доступа к данным, например структур файловой системы. При этом, вся находящаяся на носителе информация теряется или уничтожается. В процессе форматирования также может проверяться целостность носителя.

Три шага форматирования

Форматирование жесткого диска включает в себя три этапа:

1.Форматирование диска на низком уровне (низкоуровневое форматирование). Это единственный «настоящий» метод форматирования диска. При этом процессе на жестком диске создаются физические структуры: треки (дорожки), сектора, управляющая информация. Этот процесс выполняется заводом-изготовителем на пластинах, которые не содержат ещё никакой информации.

2.Разбиение на разделы. Этот процесс разбивает объём винчестера на логические диски(sda1, sda2, или C, D, и т. д.). Этим обычно занимаетсяоперационная система, и метод разбиения сильно зависит от операционной системы.

3.Высокоуровневое форматирование. Этот процесс также контролируется операционной системой и зависит как от типа операционной системы, так и от утилиты, используемой для форматирования. Процесс записывает логические структуры, ответственные за правильное хранение файлов, а также, в некоторых случаях, системные загрузочные файлы в начало диска. Это форматирование можно разделить на два вида: быстрое и полное. При быстром форматировании перезаписывается лишь таблица файловой системы, при полном же — сначала производится верификация (проверка) поверхности накопителя, а уже потом производится запись таблицы файловой системы.

Из выше сказанного следует, что два из трех шагов — это форматирование, и такое двойное значение этого слова приводит к некоторому непониманию при использовании термина «форматирование».

25. Интерфе́йс по́льзователя, он жепо́льзовательский интерфейс(UI —англ.user interface) — разновидностьинтерфейсов, в котором одна сторона представлена человеком (пользователем), другая — машиной/устройством. Представляет собойсовокупность средств и методов, при помощи которых пользователь взаимодействует с различными, чаще всего сложными, машинами, устройствами и аппаратурой.

Весьма часто термин применяется по отношению к компьютерным программам, однако под ним может подразумеваться набор средств, методов и правил взаимодействия любой системы, управляемой человеком.

Средства:

• вывода информации из устройства к пользователю — весь доступный диапазон воздействий на организм человека (зрительных, слуховых, тактильных, обонятельных и тд.) — экраны (дисплеи, проекторы) и лампочки, динамики, зуммеры и сирены, вибромоторы и тд. и тп.

• ввода информации/команд пользователем в устройство — множество всевозможных устройств для контроля состояния человека — кнопки, переключатели, потенциометры, датчики положения и движения, сервоприводы, жесты лицом и руками, даже съём мозговой активности пользователя.

По наличию тех или иных средств ввода, интерфейсы разделяются на типы — жестовый, голосовой, брэйн, и тд., возможны смешанные варианты. Средства эти должны быть необходимыми и достаточными, быть удобными и практичными, расположенными и скомпонованными разумно и понятно, соответствовать физиологии человека, не должны приводить к негативным последствиям для организма пользователя (всё это входит в понятиеэргономики).