- •Информатика
- •Информация и информатика
- •Кодирование данных двоичным кодом
- •Структуры данных
- •Устройство персонального компьютера
- •Структурная схема пк
- •Архитектура современных программных средств
- •Прикладное программное обеспечение
- •Средства обработки текстовой информации
- •Средства обработки графической информации
- •Средства численных и символьных вычислений
- •Табличная обработка информации (электронные таблицы)
- •Системы управления базами данных (субд)
- •Основные положения
- •Архитектура субд
- •Иерархическая и сетевая даталогические модели субд
- •Реляционные даталогические модели субд
- •Системы управления базами знаний и экспертные системы
- •Пользователь
- •Системы распознавания образов и принятия решений
- •Word 2007: офисная эволюция
- •Меню Office
- •Лента и панель быстрого доступа
- •Мини-панель инструментов
- •Строка состояния
- •Упрощенное создание списков
- •Работа с графикой
- •Объекты SmartArt
- •Темы документа
- •Сохранение в Open Document, pdf и xps
- •Универсальный язык программирования
- •Структура программы. Алфавит. Простейшие конструкции. Выражения
- •Типы данных
- •Примеры операций, допустимых над данными перечисляемого типа:
- •Примеры операций, допустимых над данными интервального типа.
- •Примеры операций, допустимых над данными целого типа
- •Примеры операций, допустимых над данными логического типа.
- •Примеры операций, допустимых над данными символьного типа.
- •Основные операторы
- •Оператор выбора Case
- •0:Writeln(‘Ноль’);
- •1,3,5,7,9:Writeln(‘Нечетное’);
- •2,4,6,8:Writeln(‘Четное’)
- •Организация ввода-вывода
- •Структурированные типы данных: массивы
- •Процедуры и функции
- •Математический процессор Mathcad
- •Компьютерные сети локальные сети
- •Цели создания и преимущества использования локальных компьютерных сетей
- •Особенности организации локальных сетей
- •Одноранговая сеть
- •Сеть с выделенным сервером
- •Топология локальных сетей
- •Топология "кольцо"
- •Топология «шина»
- •Топология "звезда"
- •Методы доступа и протоколы передачи данных в локальных сетях
- •Глобальная сеть интернет
- •Классификация сервисов Internet
- •Электронная почта
- •Сетевые новости Usenet
- •Списки рассылки
- •Система гипермедиа www
- •Система адресации в Internet
- •Доменная система имен
- •Универсальные указатели ресурсов
- •Схемы адресации ресурсов internet
- •Приемы и методы работы со сжатыми данными
- •Алгоритм rle
- •Алгоритм kwe
- •Алгоритм Хаффмана
- •8 Значений
- •16 Значений
- •128 Значений
- •Синтетические алгоритмы
- •Вредоносные программы и борьба с ними
- •Компьютерные вирусы
- •Происхождение термина
- •Классификация
- •Канал распространения
- •Сетевые и файловые черви
- •Троянские программы
- •Антивирусные средства
- •Методы обнаружения вирусов
- •Классификация антивирусов
- •Антивирусные компании и программы
- •Сканер eset nod32 – защита от всех известных вирусов, червей, шпионов и Троянов
- •Spybot-Search&Destroy 1.4 – служба «внутренней контрразведки»
Устройство персонального компьютера
Базовая аппаратная конфигурация ПК
Персональный компьютер (ПК) – универсальная техническая система. Его конфигурацию (состав оборудования) можно гибко менять по мере необходимости. Существует понятие базовой конфигурации:
системный блок;
монитор;
клавиатура;
мышь.
Системный блок
Это основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты, называемые внутренними. Устройства, подключаемые к нему снаружи, называются внешними или периферийными.
По внешнему виду системные блоки различаются формой корпуса. Корпуса ПК выпускают в горизонтальном (desktop) и вертикальном (tower) исполнении. Корпуса, имеющие вертикальное исполнение, различают по габаритам: полноразмерный (big tower), среднеразмерный (midi tower) и малоразмерный (mini tower). Кроме формы, для корпуса важен параметр, называемый форм-фактором. От параметра форм-фактор зависят требования к размещаемым устройствам. В настоящее время используются корпуса big tower форм-фактора ATX. Форм-фактор корпуса обязательно должен быть согласован с форм-фактором главной платы компьютера – материнской платой.
Корпус ПК поставляется с блоком питания мощностью 250-300 Вт.
Монитор
Это устройство визуального представления данных. Его основные потребительские параметры: тип, размер и шаг маски экрана, максимальная частота регенерации изображения, класс защиты.
Тип монитора – на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) и плоские жидкокристаллические (ЖК).
Размер монитора измеряется между противоположными углами видимой части экрана по диагонали в дюймах (1дюйм=25.4 мм). В настоящее время наиболее универсальными являются мониторы размером 15"(ЖК) и17"(ЭЛТ).
Шаг маски (маска – панель перед люминофором с отверстиями для повышения четкости изображения) в современных мониторах 0.24-0.26 мм (расстояние между отверстиями).
Частота регенерации изображения показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение и измеряется в герцах (Гц). Для ЭЛТ-мониторов частота 75-100 Гц, для ЖК-мониторов – 75 Гц. Чем больше частота, тем меньше утомление глаз.
Класс защиты монитора определяется стандартом, которому соответствует монитор с точки зрения безопасности.
Клавиатура
Это клавишное устройство для ввода алфавитно-цифровых данных и команд управления.
Принцип действия клавиатуры заключается в следующем:
При нажатии на клавишу (или комбинацию клавиш) контроллер клавиатуры генерирует скан-код.
Скан-код поступает в порт (микросхема, связывающая процессор с устройствами ПК) клавиатуры, который выдает прерывание с номером 9.
Процессор откладывает текущую работу и по номеру прерывания находит программу обработки прерывания.
Программа-обработчик направляет процессор к порту клавиатуры, где он находит скан-код нажатой клавиши, загружает его в свои регистры и затем под управлением обработчика определяет, какой код символа соответствует данному скан-коду.
Обработчик прерывания отправляет полученный код символа в буфер клавиатуры и прекращает свою работу.
Процессор возвращается к отложенной задаче.
Введенный символ хранится в буфере клавиатуры до тех пор, пока его не заберет оттуда программа, для которой он предназначался, например текстовый редактор.
Стандартная клавиатура имеет более 100 клавиш, функционально распределенных по нескольким группам:
Алфавитно-цифровые клавиши с типовой раскладкой QWERTY. Раскладки принято именовать по символам, закрепленным за первыми клавишами верхней строки алфавитной группы.
Функциональные клавиши, размещенные в верхней части клавиатуры (от F1 до F12).
Служебные клавиши (Shift, Enter, Backspace и др.). Они имеют увеличенный размер.
Клавиши управления курсором.
Клавиши дополнительной панели. Они дублируют действие цифровых и некоторых знаковых клавиш основной панели.
Мышь
Это устройство управления манипуляторного типа. Перемещение мыши по плоской поверхности синхронизировано с перемещением указателя мыши на экране монитора.
В отличие от клавиатуры мышь не является стандартным органом управления, поэтому ПК не имеет для нее выделенного порта. В связи с этим в первый момент после включения компьютера мышь не работает. Она нуждается в поддержке специальной программы – драйвера мыши. Компьютером управляют перемещением мыши по плоскости и кратковременными нажатиями правой и левой кнопок (щелчок или клик). Перемещения мыши и щелчки являются событиями с точки зрения драйвера мыши. Анализируя эти события, он устанавливает, когда произошло событие, и в каком месте экрана в этот момент находился указатель. Эти данные передаются в прикладную программу, с которой пользователь работает в данный момент. По ним программа может определить команду, которую имел в виду пользователь, и приступить к ее исполнению.
Сегодня наиболее распространены мыши, в которых роль третьей кнопки играет колесико-регулятор, и появились оптические мыши (без шарика).
Внутренние устройства системного блока
Материнская плата
Это основная плата ПК. На ней размещаются:
процессор – основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций;
микропроцессорный комплект (чипсет) – набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера;
шины – наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами и данными между устройствами компьютера;
оперативная память – набор микросхем, предназначенных для временного хранения программ и данных при включенном компьютере;
постоянное запоминающее устройство – микросхема для длительного хранения данных;
слоты – разъемы для подключения дополнительных устройств.
Жесткий диск (HDD, НЖМД)
Это основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. На самом деле это не один диск, группа соосных дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с большой скоростью. Над каждой поверхностью располагается головка чтения/записи. При высоких скоростях вращения дисков (90-250 об/с) в зазоре между головкой и диском образуется аэродинамическая подушка, и головка парит над магнитной поверхностью на высоте, составляющей несколько тысячных долей миллиметра. При изменении силы тока, протекающего через головку, происходит изменение напряженности динамического магнитного поля в зазоре, что вызывает изменения в стационарном магнитном поле ферромагнитных частиц, образующих покрытие диска. Так осуществляется запись на диск. При считывании данных намагниченные частицы покрытия, проносящиеся вблизи головки, наводят в ней ЭДС самоиндукции. Возникающие при этом электромагнитные сигналы усиливаются и передаются на обработку.
Управление работой жесткого диска выполняет специальное аппаратно-логическое устройство – контроллер жесткого диска.
Емкость жесткого диска зависит от технологии их изготовления. Сейчас на пластину может приходиться 40 и более Гбайт. Сегодня жесткие диски имеют очень высокий показатель внутренней передачи данных (до 30-60 Мбайт/с) и их производительность зависит от характеристик интерфейса, с помощью которого они связаны с материнской платой.
Среднее время доступа зависит от скорости вращения диска и лежит в пределах от 4-10 мкс.
Дисковод гибких дисков (FDD, НГМД)
Для оперативного переноса небольших объемов информации используются гибкие магнитные диски (дискеты), которые вставляются в специальный накопитель – дисковод. Сейчас стандартными считаются диски размером 3.5" емкостью 1.4 Мбайт. Гибкие диски считаются малонадежными носителями информации. В новейших компьютерах происходит постепенный отказ от этого типа носителей, которые вытесняются записывающими дисководами CD-RW.
Дисковод компакт-дисков CD-ROM
Принцип работы этого устройства состоит в считывании числовых данных с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности поликарбонатного диска. Стандартный диск может хранить примерно 650 Мбайт данных. На эти диски нельзя делать запись. Но в настоящее время существуют и устройства записи компакт-дисков CD-RW. Для записи используют специальные заготовки. Некоторые из них допускают однократную запись, другие – многократную.
Основным параметром дисководов CD-ROM является скорость чтения данных. Она измеряется в кратных долях. За единицу измерения принята скорость чтения музыкальных компакт-дисков, составляющая в пересчете на данные 150 Кбайт/с. Таким образом, дисковод с удвоенной скоростью чтения обеспечивает производительность 300 Кбайт/с, с учетверенной скоростью – 600 Кбайт/с и т.д. В настоящее время наибольшее распространение имеют 48-56 - скоростные устройства CD-ROM.
Видеокарта (видеоадаптер)
Совместно с монитором видеокарта образует видеоподсистему ПК. Все операции, связанные с управлением экраном, выделены в отдельный блок – видеоадаптер. Физически видеоадаптер выполнен в виде отдельной дочерней платы, которая вставляется в один из слотов материнской платы и называется видеокартой.
За время существования ПК сменилось несколько стандартов видеоадаптеров: MDA (монохромный), CGA (4 цвета), EGA (16 цветов), VGA (256 цветов). В настоящее время применяются видеоадаптеры SVGA, обеспечивающие по выбору до 16.7 миллионов цветов с возможностью произвольного выбора разрешения экрана из стандартного ряда значений (640×480, 800×600, 1024×768, 1152×864, 1280×1024 точек и далее).
Для каждого размера монитора существует свое оптимальное разрешение экрана, которое должен обеспечить видеоадаптер. Например, для современных программ типичное разрешение у монитора 17"ЭЛТ составляет 1024×768.
Звуковая карта
Звуковая карта явилась одним из наиболее поздних усовершенствований ПК. Она устанавливается в один из слотов материнской платы в виде дочерней карты и выполняет вычислительные операции, связанные с обработкой звуков, речи, музыки. Звук воспроизводится через внешние звуковые колонки, подключаемые к выходу звуковой карты. Специальный разъем позволяет отправить звуковой сигнал на внешний усилитель. Имеется также разъем для подключения микрофона, что позволяет записывать речь или музыку и сохранять их на жестком диске для последующей обработки и использования.
Системы, расположенные на материнской плате
Оперативная память (RAM, ОЗУ)
Существует много различных типов оперативной памяти, но с точки зрения физического принципа действия различают динамическую память и статическую память.
Ячейки динамической памяти можно представить в виде микроконденсаторов, способных накапливать заряд на своих обкладках. Чтобы заряд не утекал с обкладок, в компьютере постоянно происходит регенерация ячеек оперативной памяти. Микросхемы динамической памяти используются в качестве основной оперативной памяти компьютера. Микросхемы статической памяти (триггеры, хранящие не заряд, а состояние – вкл/выкл) используют в качестве кэш-памяти.
Оперативная память в компьютере размещается на стандартных панельках, называемых модулями. Модули вставляются в соответствующие разъемы на материнской плате. Сегодня типичным считается размер оперативной памяти в 256 Мбайт. Наиболее распространены сейчас модули типа DDR DIMM, обеспечивающие более быстрый доступ к памяти. Основными характеристиками модулей оперативной памяти является объем памяти и время доступа. Сегодня наиболее распространены модули объемом 128-512 Мбайт. Время доступа к современной памяти составляет 5 нс, (нс – наносекунда – миллиардная доля секунды).
Процессор
Это основная микросхема компьютера, производящая все вычисления. Конструктивно состоит из ячеек, похожих на ячейки оперативной памяти, но в этих ячейках данные могут не только храниться, но и изменяться. Внутренние ячейки процессора называются регистры. Управляя засылкой данных в разные регистры процессора, можно управлять обработкой данных. На этом и основано выполнение программ. Для работы с вещественными данными в состав процессора входит сопроцессор.
С остальными устройствами компьютера процессор связан несколькими группами проводников – шинами:
Адресная шина. У процессоров Pentium она 32-разрядная, к ней подключается процессор для копирования данных из ячейки оперативной памяти с указанным 32-разрядным адресом в один из своих регистров.
Шина данных. По ней происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно. В современных ПК она 64-разрядная, т.е. за один раз на обработку поступает 8 байт.
Шина команд. Это 32-разрядная шина для засылки команд из оперативной памяти в процессор, чтобы он мог обрабатывать данные.
Совокупность всех команд, которые может выполнить процессор, образуют систему команд процессора. Система команд процессора Pentium насчитывает более тысячи различных команд.
Основными параметрами процессоров являются:
Рабочее напряжение. Раньше оно было 5 В, сейчас 2 В. Понижение напряжения позволяет увеличивать производительность без угрозы перегрева процессора.
Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один такт. Современные процессоры – 32-разрядные.
Рабочая тактовая частота. Чем выше тактовая частота, тем больше команд сможет исполнить процессор в единицу времени. Сегодня рабочие тактовые частоты некоторых процессоров уже превосходят 3 миллиарда тактов в секунду (3ГГц).
Кэш-память – буферная память внутри процессора. Это как бы «сверхоперативная память». Когда процессору нужны данные, то он сначала обращается в кэш-память, и только если там нужных данных нет, происходит обращение в оперативную память.
Микросхема ПЗУ и система BIOS
В момент включения ПК в его оперативной памяти ничего нет, поэтому на адресной шине выставляется стартовый адрес, указывающий на постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). В микросхему ПЗУ «зашиты» программы, которые образуют базовую систему ввода/вывода (BIOS). Эти программы тестируют оборудование ПК и обеспечивают взаимодействие оборудования компьютерной системы.
Энергонезависимая память CMOS
Для того, чтобы начать работу с другим оборудованием, программы, входящие в BIOS, должны знать, где можно найти нужные параметры. Специально для этого на материнской плате есть микросхема «энергонезависимой памяти», по технологии изготовления называемая CMOS. От ПЗУ она отличается тем, что данные в нее можно заносить и изменять самостоятельно при помощи программы SETUP, которая вызывается нажатием клавиши DELETE сразу после включения питания компьютера. Эта микросхема постоянно подпитывается от небольшой аккумуляторной батарейки, расположенной на материнской плате. В ней хранятся данные о гибких и жестких дисках, о процессоре и других устройствах ПК. Там также хранятся показания системных часов.
Таким образом, программы BIOS сначала считывают данные о составе оборудования из микросхемы CMOS, после чего они могут выполняться.
Периферийные устройства ПК
Периферийные устройства ПК подключаются к его интерфейсам и предназначены для выполнения вспомогательных операций.
По назначению периферийные устройства можно подразделить на:
устройства ввода данных;
устройства вывода данных;
устройства хранения данных;
устройства обмена данными.
Устройства ввода данных
Специальные клавиатуры. Они имеют специальную форму, другую раскладку или другой метод подключения к системному блоку (клавиатура Дворака). Они эргономичны, но на них надо специально учиться работать.
Устройства командного управления. Это специальные манипуляторы. Кроме мыши существуют и другие манипуляторы.
Трекбол устанавливается стационарно и его шарик приводится в движение рукой.
Тачпады – сенсорные пластины, реагирующие на движение пальца пользователя по поверхности. Удар по поверхности – аналог щелчка.
Пенмаус – ручка, на конце которой вместо пишущего узла установлен узел, реагирующий на перемещение.
Инфракрасная мышь отличается от обычной наличием устройства беспроводной связи с системным блоком.
Джойстики – манипуляторы рычажно-нажимного типа, применяются в компьютерных играх.
Устройство ввода графических данных.
Планшетные сканеры вводят информацию с прозрачного или непрозрачного листового материала. Луч света, отраженный от поверхности материала (или прошедший сквозь прозрачный материал), фиксируется приборами с зарядовой связью (ПЗС).
Штрих-сканеры используются для ввода данных, закодированных в виде штрих-кода.
Графические планшеты (дигитайзеры) предназначены для ввода художественной графической информации.
Цифровые фотокамеры обеспечивают разрешение до 1600×1200 точек и выше.
Устройства вывода данных
В качестве устройства вывода данных, дополнительных к монитору, используют печатающие устройства (принтеры).
Матричные принтеры. Данные выводятся на бумагу в виде оттиска, образующегося при ударе цилиндрических стержней (иголок) через красящую ленту. В настоящее время они практически не выпускаются.
Лазерные принтеры обеспечивают высокое качество и быстродействие. Изображение формируется путем закрепления красящего порошка (тонера) на участках светочувствительного барабана, имеющих статический заряд. Уже модели среднего качества обеспечивают разрешение печати до 600 dpi (точек на дюйм), а профессиональные модели - до 1800 dpi и выше.
Струйные принтеры. Изображение формируется из пятен, образующихся при попадающих капель красителя на бумагу. Они нашли широкое применение в цветной печати. Благодаря простоте конструкции они превосходят цветные лазерные принтеры по показателю качество/цена.
Устройства хранения данных
Используются для внешнего хранения данных.
Накопители на съемных магнитных дисках. Они приближаются к жестким дискам, но являются сменными. Например, ZIP-накопители могут хранить от 1 до 2 Гбайт данных.
Магнитооптические устройства получили распространение в компьютерах высокого уровня. С их помощью решаются задачи резервного копирования, обмена данными и их накопления. Однако достаточно высокая стоимость приводов и носителей не позволяет отнести их к устройствам массового спроса.
Флэш-диски – современные устройства на основе энергонезависимой флэш-памяти. Устройство имеет минимальные размеры и допускает «горячее» подключение в разъем USB, после чего распознается как жесткий диск. Объем может составлять от 32 Мбайт до 1 Гбайт.
Устройства обмена данными
Модем. Предназначен для обмена информацией между удаленными компьютерами по каналам связи (Модулятор+ДЕМодулятор). В зависимости от типа канала связи устройства приема/передачи подразделяют на радиомодемы, кабельные модемы и прочие. Наиболее широкое применение нашли модемы, ориентированные на подключение к коммутируемым телефонным каналам связи. Цифровые данные, поступающие в модем из компьютера, преобразуются в нем путем модуляции (по амплитуде, частоте, фазе) в соответствии с избранным протоколом и направляются в телефонную линию. Модем-приемник, понимающий данный протокол, осуществляет обратное преобразование (демодуляцию) и пересылает восстановленные цифровые данные в компьютер. Модемы бывают внутренние и внешние. К основным параметрам модемов относятся:
производительность (бит/с);
поддерживаемые протоколы связи и коррекции ошибок;
шинный интерфейс для внутреннего модема (ISA или PCI).