Інструментальні системи

Мови програмування. Це інструментальні програмні засоби для розробки нових програм.

Єдиною мовою, яку розуміє комп'ютер, є мова машинних кодів. Вона найзрозуміліша для мікропроцесора і втілена в мові програмування Асемблер. З її допомогою були створені операційні системи, різноманітні прикладні програми, драйвери тощо. З допомогою Асемблера можна написати будь-яку системну чи прикладну програму.

На основі Асемблеру виникли мови програмування високого рівня: С, C++, Pascal, Fortran, Basic, Forth, PL, PL/M, Ada, Clipper, FoxPro, Algol, Cobol, Lisp, Rexx, SmallTalk, Modula 67 та інші. Кожна з них орієнтована на вирішення певних завдань. При цьому кожна мова програмування має безліч версій і реалізацій. Навіть Асемблер з розвитком процесорів був розроблений у багатьох модифікаціях.

З розвитком глобальної комп'ютерної мережі Internet виникло багато нових мов програмування: HTML - мова гіпертекстової розмітки сторінок, Java, JavaScript, PHP, Perl, Python та інші.

Окремою групою інструментальних систем є оброблювачі макрокоманд. Наприклад, у прикладній програмі - текстовому процесорі MS Word, інших офісних програмах присутня функція для роботи з макросами. При цьому користувач виконує певні дії, а офісна програма записує потрібну послідовність макрокоманд, їх послідовність можна виконувати чи редагувати. До складу прикладних офісних програм MS Office інтегрований, як макромова, Microsoft Visual Basic for Applications (MS VBA). Доступність цієї мови для пересічних користувачів дала поштовх для створення величезної кількості небезпечних макровірусів.

 

1.4.Апаратне забезпечення персональних комп'ютерів (самостійно)

В основу апаратної частини ПК покладена схема, запропонована видатним американським математиком Джоном фон Нейманом в 1945 р., що полягає у використанні пам’яті для збереження проміжних результатів та реалізації передачі управління від однієї програми до іншої.

Розвиток ОТ в сучасний період прийнято розглядати з точки зору зміни поколінь комп’ютерів. Кожне покоління в початковий момент розвитку характеризується якісним стрибком в зростанні основних характеристик комп’ютера, що забезпечується переходом на нову елементну базу.

Згідно ГОСТ 27201-87 персональний комп'ютер повинен складатися з:

• базового комплекту;

• периферійних пристроїв;

• інших технічних і програмних засобів, необхідних для задоволення запитів користувача.

Під базовим комплектом ПК мається на увазі встановлений в нього необхідний і достатній (мінімальний) для функціонування набір вузлів і агрегатів. Базовий комплект ПК повинен включати:

• мікропроцесор;

• оперативний і постійний запам'ятовуючий пристрої;

• основні периферійні пристрої: клавіатуру, маніпулятор і пристрій відображення інформації (дисплей);

• засоби підключення основних периферійних пристроїв (адаптери, контролери);

• базове програмне забезпечення (ПЗ): операційну систему, програми контролю працездатності ПК і пакети прикладних програм загального призначення;

• джерело живлення.

Якщо ж це ноутбук, то всі ці обладнання, крім периферії включені в єдине ціле.

Системна плата являється основною частиною комп’ютера і об’єднує всі пристрої в одне ціле. Характеризується стандартом (геометричні розміри, кількістю та типом роз’ємів) і маркою чіпсета (для взаємодії процесора зі всіма іншими електронними пристроями).

Основний робочий елемент комп'ютера – це центральний процесор (ЦП), який працює з інформацією, наданою в двійкових кодах. В нього входять:

• (АЛП) арифметико-логічний пристрій (виконує обчислювальні операції);

• (ОЗП) - оперативний запам'ятовуючий пристрій у вигляді регістрів і внутрішньої кеш-пам'яті. (Регістри процесора – це швидко доступна для ЦП пам'ять(вимірюються в байтах). Розрядність регістра – кількість бітів, з яких він складається (8-, 16-, 32-, 64-розрядні - по 4 байти). Чим вища розрядність регістрів ЦП, тим вище швидкодія ПК.

• управляючий пристрій (управляє послідовністю виконання команд і рухом даних в ПК).

Інформація зберігається в пам'яті комп'ютера. Складовою частиною інформації є команди, які виконує ЦП для вирішення поставленого завдання.

ОЗП (оперативний ЗП) призначений для розміщення завантажених програм та для проміжного зберігання деяких вхідних даних і проміжних результатів, здатний записувати/зчитувати елементи програм в довільне місце пам'яті з високою швидкістю. ОЗП енергозалежний.

ПЗП (постійний ЗП) призначений для збереження програм тестування, початкового завантаження, базової системи введення/виведення BIOS та довгострокового зберігання інформації при відключенні живлення.

Кожна команда має свій двійковий (машинний) код, відомий ЦП, і означає яку-небудь дію, що виконує ЦП після виклику відповідної команди з пам'яті. Команди, які виконує ЦП, відрізняються за змістом (система команд):

• виконання арифметичних дій;

• виконання логічних операцій;

• обміну інформацією між ЦП і пам'яттю;

• введення і виведення.

Пристрої введення/виведення як правило не є однією конструктивною одиницею, оскільки вводиться/виводиться різна інформація.

Контроллери – це електронні схеми, що управляють механічними частинами пристроїв комп’ютера: клавіатурою, накопичувачами, монітором, маніпуляторами, принтером та ін.

Адаптери – це печатні плати зі стандартними та спеціальними з’єднувачами, що призначені для перетворення форми подачі інформації з метою підтримки взаємодії пристроїв.

Показники якості ЕОМ.

Основним показником є швидкодія – кількість операцій, яку ЦП здатний виконати в одиницю часу.

ПК характеризується тактовою частотою – кількість електричних імпульсів, що управляють роботою ЦП в одиницю часу (Мгц). Чим вища тактова частота, тим швидше працює центральний процесор.

До важливих показників відноситься об’єм ОЗП і кеш-пам'яті; набір інструкцій, які ЕОМ здатна розуміти і виконувати; кількість пристроїв введення/ виведення, які можна під'єднати одночасно; кількість споживаної електроенергії та ін.

Архітектура ЕОМ.

Бажаючи збільшити продуктивність ЕОМ, розробники удосконалюють схемні рішення, тобто архітектуру ЕОМ.

3. Архітектура – це склад і взаємне з'єднання пристроїв апаратної частини комп'ютера.

В даний час розроблені і застосовуються багатоядерні процесори і багатопроцесорні ЕОМ (супермогутні ЕОМ налічують десятки процесорів). Удосконалення ОЗП для підвищення швидкодії комп'ютера призводить до подорожчання, тому проблема вирішується побудовою багаторівневої пам'яті (2-3 рівні, кеш-пам'ять на швидкодіючих елементах). У сучасних ЕОМ ЦП розвантажують спеціалізовані процесори, які беруть на себе функції управління периферійними пристроями.

Принципи, що визначають архітектуру ЕОМ:

• Принцип програмного управління. (Для вирішення кожного завдання з різними вхідними даними складається програма, яка визначає послідовність дій ЕОМ. Англ|. Ч. Беббідж, 1833г.).

• Принцип програми, яка зберігається в пам'яті ЕОМ (Команди програми представляються і обробляються у вигляді чисел та зберігаються в ОЗП. Швидкодія. Фон Нейман.).

• Універсальність алгоритмів при рішенні задач.

У сучасних комп'ютерах все частіше здійснюється відхилення від традиційної архітектури фон Неймана.

Сімейство – це комп'ютери, що мають однакову або схожу архітектуру (IBM: х86, х286, х386, х486, Pentium – Intel i8086, i80286, i80386, i80486, Pentium):

використання МП фірми Intel з певною будовою апаратної частини – архітектурою (ПК IBM -сумісність);

ПК з архітектурою фірми Эпл Макінтош (використовують МП спільного виробництва декількох фірм).

Класифікація ЕОМ.

Класифікують за різними критеріями: за призначенням, по потужності, за розмірами, за елементною базою, за стійкістю до негоди та іншим.

Класифікація за масогабаритними даними:

• СУПЕР-ЕОМ| –складні наукові розрахунки;

• Великі ЕОМ (мейнфрейми) – обробка великих обсягів інформації;

• Супер-міні ЕОМ – системи управління підприємствами;

• Міні ЕОМ – Системи управління невеликими підприємствами;

• Робочі станції – комп'ютерна графіка, відеомонтаж;

• Мікро-ЕОМ – ПК, робота в локальних автоматизованих системах.

Класифікація персональних ЕОМ:

• Настільні (desktop);

• Персональні (laptop);

• Блокнотні (notebook);

• Електронний секретар (Personal Digital Assistant).