Учебное пособие общеобразовательный цикл информатика курс лекций 1 курс для всех специальностей Ульяновск
Скачать 4.06 Mb.
|
| ТЕМА 2.1.Основные устройства компьютера. Техника безопасности. Функциональная организация ПК. Правовые нормы, относящиеся к информации. Программное обеспечение. Операционная система. Графический интерфейс. 2.1.1. Основные устройства компьютера. Техника безопасности. Функциональная организация ПК. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ УСТРОЙСТВА ЭВМ БЫЛИ ПРЕДЛОЖЕНЫ ДЖОНОМ ФОН НЕЙМАНОМ - выдающимся американским математиком венгерского происхождения в 1945 году. В соответствии с ними в любой ЭВМ должны иметься четыре основных функциональных части. Человек вводит данные в компьютер через устройства ввода-вывода, эти данные могут храниться в устройствах хранения информации и обрабатываться в устройствах обработки информации. Полученные результаты также могут запоминаться в устройствах хранения информации и выдаваться человеку с помощью устройств ввода-вывода. Управляющие устройства управляют всем этим процессом. Так, в общих чертах, работают все ЭВМ, начиная с простейших калькуляторов и кончая суперкомпьютерами. АРХИТЕКТУРА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА. ПЕРСОНАЛЬНЫМ КОМПЬЮТЕРОМ (сокращенно ПК или РС, произносится "пи-си", англ. Реrsonal Сomputer) НАЗЫВАЮТ НЕБОЛЬШУЮ ЭВМ, ОРИЕНТИРОВАННУЮ НА НЕСПЕЦИАЛИСТА В ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКЕ. До появления персональных компьютеров инженеры, ученые, экономисты, представители других профессий общались с ЭВМ только с помощью посредников- инженеров-системотехников и программистов, поскольку работа на ЭВМ старых типов требовала специальной подготовки. С появлением персональных ЭВМ необходимость в таком посредничестве отпала, так как процесс общения с ЭВМ значительно упростился. Кроме того, произошло снижение их стоимости. В связи с этим, персональные компьютеры стали такими же привычными на рабочих местах нженеров, ученых, секретарей и менеджеров как, например, телефоны. Впервые производство персональных компьютеров было поставлено на поток в 1975 году американской фирмой APPLE (произносится "эпл"). Ее основатель, Стив Джобс собрал свой первый персональный компьютер в гараже своего отца. Начальный капитал его фирмы не превышал тысячи долларов, но не прошло и десяти лет, как он перевалил за миллиард долларов- настолько высок оказался спрос на ее продукцию. В 1981 году появились первые персональные компьютеры фирмы IBM (произносится "ай-би-эм"). Они были более дешевыми и в них были использованы последние разработки сразу нескольких других фирм, в частности программное обеспечение фирмы MICROSOFT (произносится "Майкрософт"). Машины этого типа (они выпускались и выпускаются далеко не только фирмой IBM, более того эта компания с тех пор ничем особенным не выделялась среди тысяч других) в течение полутора -двух лет заняли лидирующее положение на рынке. В 1991 году на долю компьютеров APPLE (им присвоили имя "Макинтош") приходилось всего 4% продаж. АРХИТЕКТУРА- ОПИСАНИЕ СЛОЖНОЙ СИСТЕМЫ, СОСТОЯЩЕЙ ИЗ МНОЖЕСТВА ЭЛЕМЕНТОВ, КАК ЕДИНОГО ЦЕЛОГО. Понятие архитектуры, как правило, ассоциируется с чем-то прекрасным. Это не совсем так. Архитектор направляет свои усилия на то, чтобы здание или комплекс зданий были не только красивыми, но и удобными в эксплуатации, надежными, экономичными, легко и быстро возводимыми, безопасными. В вычислительной технике архитектура определяет состав, назначение, логическую организацию и порядок взаимодействия всех аппаратных и программных средств, объединенных в единую вычислительную систему. Иными словами, архитектура описывает то, как ЭВМ представляется пользователю. В СОВРЕМЕННЫХ ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРАХ, КАК ПРАВИЛО, ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ПРИНЦИП ОТКРЫТОЙ АРХИТЕКТУРЫ. ОН ЗАКЛЮЧАЕТСЯ В ТОМ, ЧТО УСТРОЙСТВА, НЕПОСРЕДСТВЕННО УЧАСТВУЮЩИЕ В ОБРАБОТКЕ ИНФОРМАЦИИ (ПРОЦЕССОР. СОПРОЦЕССОР. ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ), СОЕДИНЯЮТСЯ С ОСТАЛЬНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ ЕДИНОЙ МАГИСТРАЛЬЮ - ШИНОЙ. УСТРОЙСТВА, СВЯЗАННЫЕ С ПРОЦЕССОРОМ ЧЕРЕЗ ШИНУ, А НЕ НАПРЯМУЮ, НАЗЫВАЮТ ПЕРИФЕРИЙНЫМИ (обратите внимание как пишется это слово!) Шина представляет собой канал передачи данных в виде проводников на печатной плате или многожильного кабеля.  На этой схеме шина изображена в виде двунаправленной стрелки, чтобы указать на то, что информация по ней движется как от процессора к периферийным устройствам, так и в обратную сторону. Черными квадратиками обозначены разъемы. Схема носит условный характер, иллюстрирующий только основные принципы устройства современного компьютера, поэтому ряд устройств, в частности видеоадаптер, здесь не изображены. ПРОЦЕССОР, СОПРОЦЕССОР, ПАМЯТЬ И ШИНА С РАЗЪЕМАМИ ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ПЕРИФЕРИЙНЫХ УСТРОЙСТВ РАЗМЕЩАЮТСЯ НА ЕДИНОЙ ПЛАТЕ, НАЗЫВАЕМОЙ МАТЕРИНСКОЙ ИЛИ ОСНОВНОЙ (англ. motherboard или mainboard):  Если открыть корпус компьютера, то можно увидеть большую плату, на которой размещаются микросхемы, другие электронные устройства и разъемы (слоты), в которые вставлены другие платы и к которым посредством кабелей подключены другие устройства. Это и есть материнская плата. КОНФИГУРАЦИЯ- СОСТАВ УСТРОЙСТВ, ПОДКЛЮЧЕННЫХ К КОМПЬЮТЕРУ. ПОРТ- ТОЧКА ПОДКЛЮЧЕНИЯ ВНЕШНЕГО УСТРОЙСТВА К КОМПЬЮТЕРУ. Почему именно так устроен компьютер? Потому что в таком случае он превращается в подобие детского конструктора- его можно собрать из любых устройств, имеющихся на рынке (в том числе и произведенных различными фирмами). ПРЕИМУЩЕСТВА ОТКРЫТОЙ АРХИТЕКТУРЫ ЗАКЛЮЧАЮТСЯ В ТОМ, ЧТО ПОЛЬЗОВАТЕЛЬ ПОЛУЧАЕТ ВОЗМОЖНОСТЬ: 1) ВЫБРАТЬ КОНФИГУРАЦИЮ КОМПЬЮТЕРА. Действительно, если Вам не нужен принтер, или не хватает средств на его приобретение, никто не заставляет Вас его покупать вместе с новым компьютером. Раньше было не так,- все устройства продавались единым комплектом, причем какого-то определенного типа, так, что выбрать или заменить что-то было невозможно. 2) РАСШИРИТЬ СИСТЕМУ, ПОДКЛЮЧИВ К НЕЙ НОВЫЕ УСТРОЙСТВА. Например, накопив денег и купив принтер, Вы легко сможете подклють его к Вашему компьютеру. 3) МОДЕРНИЗИРОВАТЬ СИСТЕМУ, ЗАМЕНИВ ЛЮБОЕ ИЗ УСТРОЙСТВ БОЛЕЕ НОВЫМ. Действительно, не нужно для этого выбрасывать весь компьютер! Достаточно вместо одного устройства подключить другое. В частности, можно заменить материнскую плату, чтобы из компьютера на базе процессора старого типа получить компьютер на базе процессора нового типа. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА. Для оценки возможностей вычислительной машины необходимо знать ее технические характеристики: 1) ТИП ПРОЦЕССОРА. Компьютер на базе процессора более современного типа будет при всех прочих равных условиях производительнее чем машины на базе процессоров старых типов. 2) ТАКТОВАЯ ЧАСТОТА. Это основная характеристика быстродействия компьютера. Напомним, что компьютер сводит выполнение всех операций к большому числу простейших действий. ТАКТ - ПРОМЕЖУТОК ВРЕМЕНИ, НЕОБХОДИМЫЙ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ОДНОЙ ПРОСТЕЙШЕЙ МАШИННОЙ ОПЕРАЦИИ. ТАКТОВАЯ ЧАСТОТА- КОЛИЧЕСТВО ТАКТОВ В СЕКУНДУ. Очевидно, чем больше это число, тем быстрее работает компьютер. ТАКТОВАЯ ЧАСТОТА ИЗМЕРЯЕТСЯ В ГЕРЦАХ. 1 ГЕРЦ РАВЕН 1 ТАКТУ В СЕКУНДУ. Современные компьютеры работают на тактовых частотах в несколько десятков или сотен МегаГерц, то есть выполняют несколько десятков или сотен миллионов простейших машинных операций за одну секунду. 3) РАЗРЯДНОСТЬ -ОБЪЕМ ИНФОРМАЦИИ, ПЕРЕДАВАЕМЫЙ ПО ШИНЕ ЗА 1 МАШИННЫЙ ТАКТ. Иными словами, разрядность- ширина канала передачи данных. Разрядность можно сравнить с шириной магистрали, по которой движется поток автомашин. Если она узкая, поток машин растянется, и чтобы проехать до нужного пункта потребуется много времени, если магистраль широкая- значительно меньше. Разрядность связана с типом процессора и материнской платы. Например, первый микропроцессор фирмы INTEL 8008 имел разрядность 4 бита, а процессор PENTIUM - 32 бита. 4) ОБЪЕМ ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТИ. ОН ОПРЕДЕЛЯЕТ ВОЗМОЖНОСТЬ ЗАПУСКА НА ЭВМ ТЕХ ИЛИ ИНЫХ ПРОГРАММ. Как Вы помните, в оперативной памяти хранится обрабатываемая в данный момент информация. Ее объем должен быть достаточным для этого. Если это не так, соответствующие программы не смогут быть запущены на данной машине. Поэтому при описании программ всегда указывают, какой должен быть объем оперативной памяти, чтобы можно было запустить данную программу. В первых ПК фирмы IBM (1981 г.) максимальный объем оперативной памяти был установлен равным 640 Кбайт. Считалось, что это очень много, и больше никогда не потребуется. Оказалось, однако, что это далеко не так, и производителям техники и программных продуктов пришлось очень скоро заняться преодолением "барьера 640". В настоящее время объем оперативной памяти достигает нескольких десятков Мегабайт. 5) ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРИФЕРИЙНЫХ УСТРОЙСТВ. Все предыдущие характеристики касались устройств, находящихся на материнской плате. К характеристикам периферийных устройств относятся емкость жесткого диска, число и типы дисководов для дискет, тип дисплея и объем видеопамяти, тип и скорсть печати принтера, быстродействие модема и т.д. Структуру персонального компьютера (ПК) изобразим в виде схемы.
ПК универсальная машина, базовой конфигурацией являются:
УСТРОЙСТВА ХРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ. Различают устройства хранения информации, реализованные в виде электронных схем, и накопители информации, при помощи которых данные записываются на какой-либо носитель, например магнитный или оптический (ранее использовались даже бумажные носители- перфокарты и перфоленты). Устройства, представляющие собой электронные схемы, отличаются небольшим временем доступа к данным, но не позволяют хранить большие объемы информации. Накопители информации наоборот дают возможность хранить большие объемы информации, но время ее записи и считывания там велико. Поэтому эффективная работа на компьютере возможна только при совместном использовании накопителей информации и устройств хранения, реализованных в виде электронных схем.  ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ ПРЕДНАЗНАЧЕНА ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ИСПОЛНЯЕМЫХ В ДАННЫЙ МОМЕНТ ПРОГРАММ И НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ ЭТОГО ДАННЫХ. Иными словами, в ОЗУ хранится информация, с которой ведется работа в данный момент времени. ПОСТОЯННОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ПРЕДНАЗНАЧЕНО ДЛЯ ХРАНЕНИЯ НЕИЗМЕНЯЕМОЙ ИНФОРМАЦИИ. В компьютере постоянно должна храниться информация, которая нужна при каждом его включении. Например, в ПЗУ записываются команды, которые компьютер должен выполнить сразу после включения питания для начала работы. СОДЕРЖИМОЕ ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТИ ПРОПАДАЕТ ПРИ ВЫКЛЮЧЕНИИ ПИТАНИЯ, СОДЕРЖИМОЕ ПЗУ ПРИ ВЫКЛЮЧЕНИИ ПИТАНИЯ СОХРАНЯЕТСЯ. Поэтому ПЗУ иногда называют энергонезависимой памятью. ГИБКИЕ МАГНИТНЫЕ ДИСКИ (ДИСКЕТЫ) ПРЕДНАЗНАЧЕНЫ, КАК ПРАВИЛО, ДЛЯ ПЕРЕНОСКИ ИНФОРМАЦИИ С ОДНОЙ ЭВМ НА ДРУГУЮ. ЖЕСТКИЕ МАГНИТНЫЕ ДИСКИ - ЭТО, КАК ПРАВИЛО, НЕСЪЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ БОЛЬШИХ ОБЪЕМОВ ИНФОРМАЦИИ. МАГНИТНЫЕ ЛЕНТЫ, ОПТИЧЕСКИЕ И МАГНИТООПТИЧЕСКИЕ ДИСКИ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ И ДЛЯ ТОГО И ДЛЯ ДРУГОГО. Принцип записи информации на магнитные ленты и диски аналогичен принципу записи звука в магнитофоне. В магнитооптических дисках информация также хранится на магнитном носителе, но чтение и запись осуществляются лучом лазера, что значительно повышает сохранность информации. Информация на лазерных дисках представляет собой участки в различной степени отражающие лазерный луч. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАБОТЫ С ДИСКЕТАМИ НАЗЫВАЕТСЯ ДИСКОВОДОМ, ДЛЯ РАБОТЫ С ЛАЗЕРНЫМИ ДИСКАМИ - CD-ROM (произносится "си-ди-ром").
В настоящее время на дисплей приходится значительная доля стоимости компьютера. Монохромные дисплеи дешевле цветных, поэтому, если Вы не работаете с графикой, их покупка может быть целесообразной. Недаром такие дисплеи можно часто увидеть в банках, центрах управления сложными системами и т.п. Кстати, работа на монохромных дисплеях с оранжевым и зеленым цветами считаются наименее утомительной для глаз. Чем отличается дисплей компьютера от обыкновенного телевизора? Во-первых, телепрограммы передаются телецентром непрерывно - каждую секунду 24 кадра, чтобы зрители могли постоянно видеть изображение на экране. Когда процессор выдает команду что-то вывести на экран, сформированное изображение необходимо также несколько раз в секунду передавать на дисплей, иначе человек ничего не успеет увидеть. Поэтому изображение нужно запомнить и передавать на экран независимо от процессора, который в это время может выполнять другие операции. Эти функции выполняет специальное устройство- видеоадаптер, играющий роль своеобразного телецентра, формирующего, хранящего и передающего изображения на экран дисплея. Видеоадаптер представляет собой плату, которая вставляется в корпус компьютера (в системный блок). Дисплей подключается непосредственно к ней. На этой плате находятся, в частности, схемы видеопамяти, в которых запоминается изображение, выводимое на экран. Во-вторых, качество изображения на экране дисплея должно быть значительно выше, чем на экране телевизора, поскольку человек смотрит на экран телевизора с относительно большого расстояния по сравнению с экраном компьютера. По этой же причине защита человека от разного рода излучений в дисплеях выполняется на более серьезном уровне. Современные дисплеи должны соответствовать очень строгим требованиям, установленным международными нормами - стандартами. Защитные фильтры, навешиваемые на экран, защищают его поверхность от бликов, позволяют несколько увеличить четкость изображения. Следует также помнить, что излучения имеют место не только со стороны экрана, где конструкторы предусматривают максимально возможную защиту для человека, но и с задней стороны дисплея, где никакой защиты, как правило, не устраивается. Поэтому размещать компьютер в помещении следует так, чтобы с задней стороны дисплея люди в течение длительного времени (например, весь рабочий день) не находились. ДИСПЛЕЙ МОЖЕТ РАБОТАТЬ ЛИБО В ТЕКСТОВОМ, ЛИБО В ОДНОМ ИЗ ГРАФИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ (ВИДЕОРЕЖИМОВ). В ТЕКСТОВОМ РЕЖИМЕ НА ЭКРАН МОГУТ БЫТЬ ВЫВЕДЕНЫ ТОЛЬКО СТАНДАРТНЫЕ ASCII- -СИМВОЛЫ. ПРИ ЭТОМ ЭКРАН РАЗДЕЛЯЕТСЯ НА СТРОКИ И СТОЛБЦЫ (в стандартном случае 80 столбцов и 25 строк, границы между ними на экране не видны). В ГРАФИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ ФОРМИРУЕТСЯ ИЗ СОВОКУПНОСТИ БОЛЬШОГО ЧИСЛА ПИКСЕЛОВ. ПРИ ЭТОМ МОЖНО ВЫВОДИТЬ НА ЭКРАН ЛЮБЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ - ЧЕРТЕЖИ, ФОТОГРАФИИ, РИСУНКИ, ВИДЕОФИЛЬМЫ И, ЕСТЕСТВЕННО, ТЕКСТЫ. КАЧЕСТВО ИЗОБРАЖЕНИЯ В ГРАФИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ- КОЛИЧЕСТВОМ ПИКСЕЛОВ ПО ВЕРТИКАЛИ И ГОРИЗОНТАЛИ. Например, фраза "разрешающая способность - 640¤480" означает, что изображение формируется из 640*480=307200 пикселов, причем по горизонтали размещается 640, а по вертикали- 480 пикселов. Разрешающая способность не зависит от размера экрана дисплея. СУЩЕСТВУЮТ РАЗЛИЧНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ. ОНИ ОТЛИЧАЮТСЯ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ И ПАЛИТРОЙ - КОЛИЧЕСТВОМ ВЫВОДИМЫХ ЦВЕТОВ. С течением времени и развитием техники появляются новые графические режимы с большей разрешающей способностью и более богатой палитрой. Переключение между текстовым и различными графическими режимами осуществляется программным путем - программисты при написании программ должны позаботиться об этом. Однако, не каждый дисплей может работать в любом графическом режиме. РАЗЛИЧНЫЕ ТИПЫ ДИСПЛЕЕВ ОТЛИЧАЮТСЯ СПОСОБНОСТЬЮ ПОДДЕРЖИВАТЬ РАЗЛИЧНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ. Как правило, для дисплеев выполняется правило совместимости "сверху вниз". Это значит, что дисплей более современного типа может работать как в режимах с высокой разрешающей способностью и большим количеством выводимых цветов, так и в режимах, разработанных для дисплеев старых типов- с меньшей разрешающей способностью и меньшим количеством цветов. Например, дисплеи типа VGA обеспечивают разрешающую способность 640¤480, а дисплеи типа SVGA - 800¤600 и 1024¤768. Если в описании программы указано, что она может быть использована на компьютерах с дисплеем типа VGA, то ее можно будет запустить и на машинах с дисплеем типа SVGA, но не наоборот- если программа ориентирована на дисплей SVGA, на машине с VGA-дисплеем ее запустить не удастся.
Клавиатура - устройство ввода информации. На клавиатуре размещены клавиши русских и латинских букв, цифр и несколько социальных клавиш: | |||||||||||||||||||||
Похожие:
 | Учебное пособие предназначено для студентов Стгау всех направлений, изучающих курс «История, традиции и обычаи народов Се верного... |  | ... |
| Разработчик: Чумакова Л. И. – преподаватель специальных дисциплин огбоу спо «Ульяновский авиационный колледж» | | Предназначены для студентов всех специальностей при изучении курса «Информатика» |
| Курс лекций разработан в соответствии с рабочей программой по дисциплине «Основы архивного дела» для специальности 034702 «Документационное... | | Ч 15. English Grammar (Term I): Учебное пособие по грамматике английского языка для студентов всех специальностей очной и очно-заочной... |
| Севастьянова Г. К., Карнаухова Т. М. Общая химия: Курс лекций. – Тюмень: Тюмгнгу, 2005. – 210 с | | А94 Педагогика. Курс лекций и семинарские занятия / Под ред. Абдуллиной О. А. Второе издание (Серия «Учебники, учебные пособия»).... |
| Учебно-методическое пособие предназначено для студентов географических факультетов специальностей 020401 «География» (дисциплина... | | Учебное пособие предназначено для студентов, изучающих часть 2 «Организация и методика библиографической работы в библиотеке» в разделе... |