Izuch_comp_i__progr

Коллек ти в а вто р ов :

Проценко В.Д., Лукьянова Е.А., Ляпунова Т.В.,

Ольшанская Е.В., Файбушевич А.Г., Шимкевич Е.М.

Рец ензен т -

доктор медицинских наук, профессор Т.В. Зарубина

И 32 Изучаем компьютер и программы: Учеб. Пособие / Коллектив

авторов – М.: Изд-во РУДН, 2009. – 240 с.: ил.

ISBN 978-5-209-02924-3

В пособии изложены основные темы, предусмотренные учебным планом по медицинской информатике. Дается материал по устройству персонального компьютера и по принципам работы с базовым и прикладным программным обеспечением. Пособие содержит практические рекомендации по решению типовых задач, а также вопросы для самоконтроля.

Проработка теоретического материала и типовых примеров ускоряет процесс обучения и позволяет перейти к самостоятельному использованию компьютера и программного обеспечения.

Для студентов, стажеров, ординаторов, аспирантов и преподавателей медицинских учебных заведений.

©Издательство Российского университета дружбы народов, 2009 г.

©Коллектив авторов, 2009

-3 -

ПР Е Д И С Л О В И Е

Приступая к изучению материала, изложенного в пособии, остановимся кратко на основных понятиях информатики – науки о методах представления,

накопления и обработки информации с помощью компьютера.

Информация – это сообщение, отправленное источником, полученное и распознанное приемником. Источником биологической информации является любой биологический объект: клетка, ткань, орган, организм. Сообщения передаются любыми видами химических и физических носителей, например,

молекулами, электромагнитным полем и пр. Приемниками сообщений могут быть приборы, например термометр, и биологические объекты, например биосенсоры. Принятое, но не распознанное сообщение не является информацией. Сообщение можно назвать информацией в случае опознания его смысла. Например, сам факт “звенит звонок” является сообщением, а если мы знаем, что этот звонок приглашает нас в аудиторию, и реагируем на него, то факт “звенит звонок” превращается в информацию. Информация,

обрабатываемая компьютером, представляется в цифровом виде двоичным кодом. Элементарной единицей информации является бит. В двоичном коде бит может быть представлен единицей или нулем. Восемь бит составляют один

байт.

Человек воспринимает информацию об окружающем мире своими органами чувств. Все виды воспринимаемой человеком информации интерпретируются сознанием как качественные и подвержены описанию с помощью признаков “больше”, “меньше”, “теплее”, “холоднее”, “ярче”, “темнее”, а также различных качественных шкал, например цветовой шкалы или звуковой, гармонического ряда. Для количественной оценки качественных признаков человек придумал измерительные приборы. В настоящее время многие измерения производятся приборами, связанными с электронной вычислительной машиной (ЭВМ). Накопление, хранение обработка информации очень хорошо выполняется ЭВМ, компьютерами. Последние

- 4 -

представляют собой сложнейшие электронные аппараты, управляемые программами. Современные представления об информации неразрывно связаны с использованием компьютеров и программ во всех областях человеческой деятельности. Медицина – наука, наиболее нуждающаяся в применении компьютерных средств для накопления, хранения, передачи и обработки количественной и качественной информации о человеке и среде его обитания.

Поэтому система знаний о применении информатики в медицине получила право называться медицинской информатикой.

Информатизация образовательных и лечебных медицинских учреждений с каждым годом ускоряется. Наполнение медицинской индустрии компьютерными средствами обработки информации, является одной из наиболее важных и актуальных задач современности. Процесс информатизации включает в себя разработку и внедрение в практическую деятельность профессионально ориентированных программ, специализированных компьютерных систем, а также подготовку медиков к работе с этими программами и системами.

Знание основ информатики является сегодня необходимостью. Навыки работы на компьютере и умение решать практические задачи с помощью компьютерных программ дают возможность использовать хороший инструмент для более эффективного удовлетворения профессиональных интересов.

- 6 -

Рис. 1.2. Принцип работы компьютера (Джон фон Нейман).

На основе данного принципа и строится архитектура любого современного компьютера. Рассмотрим более подробно конструктивные элементы наиболее распространенного компьютера, персонального.

Системный блок

Основные электронные элементы компьютера, обеспечивающие его работу в целом, расположены в системном блоке. Тип корпуса системного блока зависит от вида персонального компьютера и определяет размер, размещение и количество устанавливаемых компонентов системного блока. Корпус системного блока может иметь горизонтальную (DeskTop) или вертикальную

(Tower — башня) компоновку (рис. 1.3.).

Рис.1.3. Варианты формы корпуса компьютеров Внутри системного блока размещены следующие обязательные

компоненты (рис. 1.4.): системная (материнская) плата (1); процессоры (2);

системная шина (3); набор электронных схем (4); блок электропитания (5);

разъемы для внешних устройств (6), платы расширения (7), жесткий диск (8),

дисководы гибких (9) и оптических (10) дисков.

- 7 -

Рис. 1.4. Основные элементы системного блока

Системная плата

Аппаратной основой персонального компьютера является системная

(материнская) плата, она обеспечивает условия функционирования и связь основных составных частей персонального компьютера (рис. 1.5.).

Рис. 1.5. Системная плата персонального компьютера На материнской плате размещаются:

Один или несколько процессоров - микросхем, выполняющих обработку закодированной информации, математические и логические операции (1);

-8 -

Набор электронных микросхем (чипсет), управляющих работой

внутренних устройств компьютера и определяющих основные

функциональные возможности материнской платы (2);

Шины - наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера (3);

Оперативная память (оперативное запоминающее устройство,

ОЗУ) - набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных при включенном электропитании (4);

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), предназначенное для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен

(5). В ПЗУ хранится основная система ввода-вывода (BIOS - Basic Input Output System).

Центральный процессор

Микросхема, реализующая функции центрального процессора персонального компьютера, называется микропроцессором.

Рис. 1.6. Центральный процессор персонального компьютера Микропроцессор устанавливают в специальное гнездо на системной плате.

Обязательными компонентами микропроцессора являются арифметико-

логическое устройство (АЛУ) и блок управления. АЛУ отвечает за выполнение арифметических и логических операций, а устройство управления координирует работу всех компонентов и выполнение процессов, происходящих в компьютере.

- 9 -

Основными характеристиками микропроцессора являются тактовая частота и разрядность. Чем выше тактовая частота, тем меньше длительность выполнения одной операции и тем выше производительность компьютера. Под производительностью центрального процессора понимают количество элементарных операций, выполняемых процессором за одну секунду.

Тактовая частота определяет число тактов работы процессора в секунду.

Под тактом мы понимаем промежуток времени, в течение которого может быть выполнена элементарная операция типа сложения двух чисел или переноса числа из процессора в оперативную память. Современный персональный компьютер может выполнять миллиарды элементарных операций в секунду.

Тактовая частота измеряется в герцах (Гц). Один мегагерц (МГц) составляет миллион тактов в секунду, а один гигагерц (Ггц) - миллиард. Тактовая частота компьютеров в 2007 г. составляла 200 – 240 Мгц.

Разрядность процессора определяет размер машинного слова,

обрабатываемого компьютером. Машинное слово - число бит, например 32, 64, 128, к которым процессор имеет одновременный доступ. С увеличением размера слова увеличивается объем информации, обрабатываемой процессором за один такт, что ведет к уменьшению количества тактов, необходимых для обработки одного и того же объема информации. Для современных микропроцессоров характерна тенденция к увеличению разрядности слова и повышению тактовой частоты.

Во многих компьютерах на системные платы дополнительно устанавливаются видеопроцессоры, процессоры портов, аудиошины, которые заменяют специальные платы, работающие через специальные разъемы,

установленные на системные шины.

Системная шина

Косновным характеристикам системной шины относятся тактовая частота

иразрядность канала связи, что определяет скорость компьютера в целом.

- 10 -

Современный компьютер имеет системную шину 32, 64 и 128 бита

(определяется разрядностью центрального процессора).

Внутренняя память персонального компьютера

Память предназначена для хранения программ и данных, с которыми процессор непосредственно работает. Она состоит из битовых ячеек, каждая из которых имеет уникальный адрес. Емкость памяти измеряется в килобайтах,

мегабайтах, гигабайтах и терабайтах.

В компьютере используется несколько видов внутренней памяти:

оперативная, постоянная, кэш-память.

В оперативной памяти хранится временная информация, которая изменяется в ходе выполнения микропроцессором различных операций. В

любой момент времени возможен доступ к любой произвольно выбранной ячейке оперативной памяти. Это свойство отражено в англоязычном названии оперативной памяти RAM (Random Access Memory — память с произвольным доступом). Микросхемы оперативной памяти являются энергозависимыми устройствами, т.е. при выключении питания, а также при перезагрузке компьютера вся находящаяся в оперативной памяти информация исчезает.

Оперативная память характеризуется высоким быстродействием и относительно малым объемом. Для сохранения результатов работы необходимо воспользоваться внешним запоминающим устройством.

В постоянную память записаны основные системные программы,

которые автоматически запускаются при включении компьютера. Эти программы предназначены для проверки исправности компьютера (POST - power on self test) и первоначальной загрузки операционной системы, содержат специальные инструкции, детализирующие выполнение компьютерных операций (BIOS). Существуют две основные разновидности микросхем постоянной памяти: однократно программируемые (после записи содержимое памяти не может быть изменено) и многократно программируемые. Стирание