Теоретический Материал
Автоматизированная система управления или АСУ – комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия. АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике, транспорте и тому подобное.
Создателем первых АСУ в СССР является доктор экономических наук, профессор, член-корреспондент Национальной академии наук Белоруссии, основоположник научной школы стратегического планирования Николай Иванович Ведута (1913-1998). В 1962-1967гг. в должности директора Центрального научно-исследовательского института технического управления (ЦНИИТУ), являясь также членом коллегии Министерства приборостроения СССР, он руководил внедрением первых в стране автоматизированных систем управления производством на машиностроительных предприятиях. Активно боролся против идеологических PR-акций по внедрению дорогостоящих ЭВМ, вместо создания настоящих АСУ для повышения эффективности управления производством.
Важнейшая задача АСУ–повышение эффективности управления объектом на основе роста производительности труда и совершенствования методов планирования процесса управления.
Цели автоматизации управления
Обобщенной целью автоматизации управления является повышение эффективности использования потенциальных возможностей объекта управления. Таким образом, можно выделить ряд целей:
Предоставление лицу, принимающему решение (ЛПР) адекватных данных для принятия решений.
Ускорение выполнения отдельных операций по сбору и обработке данных.
Снижение количества решений, которые должно принимать ЛПР.
Повышение уровня контроля и исполнительской дисциплины.
Повышение оперативности управления.
Снижение затрат ЛПР на выполнение вспомогательных процессов.
Повышение степени обоснованности принимаемых решений.
В состав АСУ входят следующие виды обеспечений:
информационное,
программное,
техническое,
организационное,
метрологическое,
правовое,
лингвистическое.
Основные классификационные признаки
Основными классификационными признаками, определяющими вид АСУ, являются:
сфера функционирования объекта управления (промышленность, строительство, транспорт, сельское хозяйство, непромышленная сфера и так далее);
вид управляемого процесса (технологический, организационный, экономический и так далее);
уровень в системе государственного управления, включения управление народным хозяйством в соответствии с действующими схемами управления отраслями (для промышленности: отрасль (министерство), всесоюзное объединение, всесоюзное промышленное объединение, научно-производственное объединение, предприятие (организация), производство, цех, участок, технологический агрегат).
Функции АСУ
Функции АСУ в общем случае включают в себя следующие элементы (действия):
планирование и (или) прогнозирование;
учет, контроль, анализ;
координацию и (или) регулирование.
Виды АСУ
Автоматизированная система управления технологическим процессом или АСУ ТП–решает задачи оперативного управления и контроля техническими объектами в промышленности, энергетике, на транспорте.
Автоматизированная система управления производством(АСУ П)– решает задачи организации производства, включая основные производственные процессы, входящую и исходящую логистику. Осуществляет краткосрочное планирование выпуска с учётом производственных мощностей, анализ качества продукции, моделирование производственного процесса.
Примеры:
Автоматизированная система управления уличным освещением(«АСУ УО»)– предназначена для организации автоматизации централизованного управления уличным освещением.
Автоматизированная система управления наружного освещения(«АСУНО»)– предназначена для организации автоматизации централизованного управления наружным освещением.
Автоматизированная система управления дорожным движением или АСУ ДД–предназначена для управления транспортных средств и пешеходных потоков на дорожной сети города или автомагистрали
Автоматизированная система управления предприятием или АСУП–Для решения этих задач применяются MRP,MRP II и ERP-системы. В случае, если предприятием является учебное заведение, применяются системы управления обучением.
Автоматизированная система управления операционным риском–это программное обеспечение, содержащее комплекс средств, необходимых для решения задач управления операционными рисками предприятий: от сбора данных до предоставления отчетности и построения прогнозов.
Задание
Просмотрите презентацию «Автоматизированные системы управления» (расположена на сетевом диске компьютера), в которой представлены виды АСУ. С помощью гиперссылок перейдите на web-страницы, в которых приведены примеры автоматизированных систем управления.
Опишите название, назначение и основные функции АСУ, приведенных в презентации
ОБЕСПЕЧЕННОСТЬ ЗАНЯТИЯ
1.Персональный компьютер.
2. Электронная презентация.
3. Методические рекомендации по выполнению практической работы.
КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ
Минимальное количество баллов за практическую работу, которая подтверждает требования к освоению темы дисциплины, составляет 2 балла.
Максимальное количество баллов, которое может получить обучающийся за практическую работу – 7 баллов.
Задания выполнены полном объеме и в соответствии с образцом. Допускается один незначительный недочет.
|
6-7 баллов
|
Задания выполнены не в полном объеме (не менее 70%), но в соответствии с образцом, при задании наводящих вопросов просматривается тенденция, что невыполненная работа может быть завершена.
|
4-5 баллов
|
Задания выполнены не в полном объеме(менее 70%) и(или) не в соответствии с образцом
|
2-3 балла
|
Сделано менее 70% работы, с грубым ошибками, наводящие вопросы показывают, что задание не будет выполнено
|
0-1 балл
|
Далее ведется перевод набранных баллов в оценку работы.
Оценка по 5-ти бальной шкале
|
5
|
4
|
3
|
2
|
Набранные баллы
|
7 - 6
|
5 - 4
|
3 - 2
|
Менее 1
|
Раздел 3 СРЕДСТВА ИНФОРМАЦИОННЫХ И КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Тема 3.1 Архитектура компьютеров. Основные характеристики компьютеров. Многообразие внешних устройств, подключаемых к компьютеру. Виды программного обеспечения компьютеров
Практическая работа №19
Подключение внешних устройств к компьютеру и их настройка
ЦельРаботы: получить навыки подключения дополнительных устройств
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Изучить теоретический материал.
Составить конспект, в котором отразить понятия:
Гарвардская архитектура компьютера
Принципы Фон-Неймановской архитектуры
Отличие архитектуры IBM PC от Macintosh
Процессор, его назначение и основные характеристики
Память, ее виды и характеристики
Периферийные устройства
Как осуществляется подключение периферийных устройств к компьютеру
Выполнить задания 1 и 2.
Отчетом о проделанной работе является конспект, выполненные задания 1 и 2.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
Исторически первой появилась гарвардская структура, разработанная Говардом Эйкеном в конце 1930-х годов в Гарвардском университете и реализованная в компьютере Марк-1.
Главный отличительный признак – раздельное хранение и обработка команд и данных (использование раздельных адресных пространств). Это позволяло одновременно пересылать и обрабатывать команды и данные, благодаря чему значительно повышалось общее быстродействие. Принципиально невозможно производить операцию записи в память программ, что исключает возможность случайного разрушения управляющей программы в случае неправильных действий над данными. Она почти не использовалась до конца 70-х годов. Однако оказалось, что в микрокомпьютерах объем данных очень невелик по сравнению с управляющей программой. Применение отдельной небольшой по объему памяти данных способствует сокращению длины команд и ускорению поиска информации в памяти данных. Гарвардская архитектура применяется в микроконтроллерах, где требуется обеспечить высокую надёжность работы аппаратуры. Однако такая схема имеет очевидный недостаток — высокую стоимость. При разделении каналов передачи команд и данных процессор должен иметь почти в два раза больше выводов (раздельно для шины адреса и шины данных).
Принципы фон Неймана
В большинстве современных IBM-совместимых компьютерах реализована архитектура фон Неймана, основанная на «принципах фон Неймана»:
1. Для представления данных и команд используется двоичная система (логика, алгебра и арифметика);
2. команды и данные хранятся в одной и той же памяти, над командами можно выполнять такие же (двоичные) действия, как и над данными;
3. Все команды располагаются в памяти и обычно выполняются последовательно, хотя возможен и условный переход – «перескакивание» через серию команд.
Такая организация позволяет производить загрузку и выгрузку управляющих программ в произвольное место памяти, которая в этой структуре не разделяется на память программ и память данных. Любой участок памяти может служить как памятью программ, так и памятью данных. Причём в разные моменты времени одна и та же область памяти может использоваться и как память программ и как память данных. Для того, чтобы программа могла работать в произвольной области памяти, её необходимо модернизировать перед загрузкой, то есть работать с нею как с обычными данными. Эта особенность архитектуры позволяет наиболее гибко управлять работой микропроцессорной системы. С другой стороны, это создаёт принципиальную возможность искажения управляющей программы, что понижает надёжность работы аппаратуры. Подавляющее большинство современных компьютеров основаны именно на указанных принципах, включая и сложные многопроцессорные комплексы, которые можно рассматривать как объединение фон-неймановских машин.
Архитектура компьютера IBM
Фирма IBM сделала компьютер не единым неразъемным устройством, а обеспечила возможность его сборки из независимо изготовленных частей аналогично детскому конструктору. Существовал некий базовый состав блоков, необходимый для работы ПК (осуществляет обработку информации). Он смонтирован на основной электронной плате компьютера IBM PC (системной, или материнской, плате). Узлы, управляющие всеми остальными устройствами компьютера – монитором, дисками, принтером – реализованы на отдельных платах (контроллерах), которые вставляются в стандартные разъемы на системной плате – слоты. К этим электронным схемам подводится электропитание из единого блока питания, а для удобства и надежности все это заключается в общий металлический или пластмассовый корпус – системный блок. Ни эти компоненты, ни система ввода-вывода не были лицензированы. Более того, методы сопряжения устройств с компьютером IBM PC не только не держались в секрете, но и были доступны всем желающим, принцип соединения частей в целое был подробно описан.
В этом состоит принципиальное отличие IBM-совместимых компьютеров с открытой архитектурой и Macintosh, которые построены на закрытой архитектуре.
Основополагающие принципы открытой архитектуры следующие:
конструкция предусматривает возможность расширения системы;
использование технических решений и технологий не требует лицензионных затрат;
возможно изменение базового состава системы самим пользователем.
Компьютер получается модульным. Он легко расширяется и модернизируется с использованием этих гнезд, к которым пользователь может подключать разнообразные устройства, удовлетворяющие заданному стандарту, и тем самым конфигурировать свою машину в соответствии с личными предпочтениями.
Это возможно потому, что каждый из функциональных элементов (память, монитор или другое устройство) подсоединяется к единой общей для всего компьютера магистрали – системной шине. Можно сказать, что это провод с ответвлениями, идущими к слотам. Для согласования работы (интерфейсов) периферийные устройства подключаются к шине не напрямую, а через свои контроллеры или адаптеры (наборы электронных цепей, узлы), которые и соединяются со слотами.
Базовые компоненты компьютера
Существует некий базовый состав блоков, необходимый для работы ПК, а открытая система позволяет пользователю самостоятельно дополнять и изменять блочный состав компьютера, при этом, конечно же, функциональная завершенность системы не должна быть нарушена.
Один центральный процессор (серии x86 фирмы Intel или их аналоги).
Система имеет BIOS - средство поддержки этого набора компонентов.
Задействован механизм конфигурирования.
ПК имеет системный реестр и память для хранения сведений о конфигурации системы.
Реализована система прерываний и прямого доступа к памяти.
Всем устройствам компьютера выделены "свои" адреса.
Процессор и основная память находятся на большой плате, которая называется материнской. Для подключения к ней периферийных устройств (дисководов, манипуляторов типа мыши, принтеров и т.д.) служат специальные платы - контроллеры. Они вставляются в разъемы (слоты) на материнской плате, а к их концу(порту), выходящему наружу компьютера, подключается дополнительное устройство. Таким образом, периферийные устройства подключаются к системной магистрали не непосредственно, а через специальные устройства - контроллеры. К магистрали подключены блоки компьютера. Все устройства пронумерованы. Для обращения процессора к внешнему устройству в магистраль посылается его адрес. Устройство может быть свободно или занято. Приняв сигнал "свободно", процессор посылает ему информацию. Контроллер внешнего устройства можно сравнить с телефонным аппаратом, который принимает сигнал от процессора и дешифрует его. Например, контроллер экрана, приняв от процессора сигнал 01000001 (код буквы "А"), преобразует его в указание электронно-лучевой трубке изобразить на экране букву "А".
Процесс взаимодействия компонентов компьютера можно рассмотреть на примере процессора и памяти. Их взаимодействие сводится в основном к двум операциям: запись информации в память и чтение информации из памяти.
Шина имен не один, а три канала связи, три отдельных кабеля, причем некоторые из них – многожильные. При записи процессор по специальным проводникам (они называются шиной адреса) передает биты, кодирующие адрес; по другим проводникам (они называются шиной управления) передает управляющий сигнал - "запись" и по еще одной группе проводников (она называется шиной данных) передает записываемую информацию.
При чтении также по шине адреса передается соответствующий адрес оперативной памяти и с шины данных считывается требуемая информация. Число одновременно передаваемых по шине адреса и шине данных разрядов (битов) называется разрядностью соответствующей шины; разрядность шины данных - максимальную порцию информации, которую можно получить из памяти за один раз. Обычно объем оперативной памяти компьютера меньше, чем максимально возможный для процессора.
Процессор - основа вычислительной машины – процессор; он состоит из компонентов:
арифметико-логическое устройство - АЛУ,
устройство управления – УУ,
АЛУ осуществляет непосредственную обработку данных: сложение двух чисел, умножение одного числа на другое, перенос информации из одного места в другое и т.д. Данные процессор считывает из ОЗУ (оперативной памяти) компьютера, туда же он пересылает результат действия над этими данными.
УУ координирует взаимодействие различных частей ЭВМ.
Важнейшими характеристиками процессора являются:
Разрядность
Тактовая частота
Адресное пространство
Разрядность процессора. Обычно команда выполняется не по одному биту, а одновременно группами по 8, 16, 32, 64 бита. Число одновременно обрабатываемых битов и называется разрядностью процессора. Чем больше разрядность процессора, тем больше информации он может обработать в единицу времени, тем выше его эффективность.
Тактовая частота процессора характеризует быстродействие компьютера (количество операций в секунду). Современные процессоры Pentium имеют тактовую частоту более 1 ГГц
Каждый конкретный процессор может работать не более чем с определенным количеством оперативной памяти. Максимальное количество памяти, которое процессор может обслужить, называется адресным пространством процессора и является важной характеристикой компьютера. Определяется адресное пространство разрядностью адресной шины.
Память - это устройство для хранения информации. Она состоит из оперативного и постоянного запоминающего устройств. Оперативное запоминающее устройство называется ОЗУ, постоянное запоминающее устройство — ПЗУ.
ОЗУ— энергозависимая память, предназначено для записи, считывания и хранения программ (системных и прикладных), исходных данных, промежуточных и окончательных результатов. Доступ к элементам памяти прямой. При выключении компьютера, информация в ОЗУ стирается.
ПЗУ — энергонезависимая память. В англоязычной литературе ПЗУ называется Read Only Memory, ROM (память только для чтения). Информация в ПЗУ записывается на заводе-изготовителе микросхем памяти, и в дальнейшем изменить ее значение нельзя. В ПЗУ хранится информация, которая не зависит от операционной системы.
В ПЗУ находятся:
Программа управления работой самого процессора
Программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью
Программы запуска и остановки ЭВМ (BIOS – Base Input / Outout Sysytem)
Программы тестирования устройств, проверяющие при каждом включении компьютера правильность работы его блоков (POST —Power On SelfTest)
Информация о том, где на диске находится операционная система.
Из ПЗУ можно только читать
Видеокарта - устройство, которое формирует графический образ и выводит его на экран монитора. Современные видеоадаптеры могут быть встроенными (интегрированными) в системную плату компьютера или являться платой расширения, которая вставляется в специальный разъем для видеокарт PCI-Express (ранее таким разъемом был AGP, который сейчас устарел) на материнской плате.
Жесткий диск (HDD) - Устройство хранения данных, основанное на принципах магнитной записи. Основное устройство в вашем компьютере, на котором располагается вся информация, начиная с установленной операционной системы и заканчивая вашими личными файлами.
Управляет работой жесткого диска устройство дисковод.
Периферийные устройства
Монитор - Устройство для отображения текстовой и графической информации. В настоящее время используются жидкокристаллические мониторы. Основные характеристики монитора – размер по диагонали, разрешающая способность монитора (количество точек по горизонтали и вертикали).
Клавиатура - предназначена для ввода информации:
Буквенно-цифровые;
Управляющие (Enter, Backspace, Ctrl, Alt, Shift, Tab, Esc, Caps Lock, Num Lock, Scroll Lock, Pause, Print Screen);
Функциональные (F1-F12);
Цифровая клавиатура;
Управления курсором (->,<-, Page Up, Page Down, Home, End, Delete, Insert);
Световые индикаторы функций (Caps Lock, Num Lock, Scroll Lock).
Манипулятор мышь (механическая, оптическая, лазерная). Большинство программ используют две из трех клавиш мыши. Левая клавиша — основная, ей управляют компьютером. Она играет роль клавиши Enter. Функции правой клавиши зависят от программы. Посередине находится колесо прокрутки.
Модем Сетевой адаптер. Может быть как внешним, так и внутренним.
Сканер Автоматически считывает с бумажных носителей и вводит в ПК любые печатные тексты и изображения.
Микрофон служит для ввода звука в компьютер.
Принтер предназначен для распечатки текста и графических изображений. Принтеры бывают матричные, струйные и лазерные. В матричных принтерах изображение формируется из точек ударным способом. Струйные принтеры в печатающей головке вместо иголок имеют тонкие трубочки — сопла, через которые на бумагу выбрасываются мельчайшие капельки чернил. Струйные принтеры выполняют и цветную печать смешением базовых цветов. Достоинство — высокое качество печати, недостаток — опасность засыхания чернил, высокая стоимость расходных материалов.
В лазерных принтерах применяется электрографический способ формирования изображений. Лазер служит для создания сверхтонкого светового луча, вычерчивающего на поверхности предварительно заряженного светочувствительного барабана контуры невидимого точечного электронного изображения. После проявления электронного изображения порошком красителя (тонера), налипающего на разряженные участки, выполняется печать — перенос тонера с барабана на бумагу и закрепление изображения на бумаге разогревом тонера до его расплавления. Лазерные принтеры обеспечивают наиболее высококачественную печать с высоким быстродействием. Широко используются цветные лазерные принтеры.
USB-накопители на флэш-памяти Универсальные средства хранения и переноса информации.
Веб-камера нужна для ввода динамического изображения в компьютер и звука (для общения и возможности создания телеконференций).
Подключения устройств к системному блоку
Все периферийные устройства подключаются только к системному блоку. Для работы конкретного устройства в составе конкретного комплекта ПЭВМ необходимо иметь:
Контроллер (адаптер) – специальную плату, управляющую работой конкретного периферийного устройства. Например, контроллер клавиатуры, мыши, адаптер монитора, портов и т.п.
Драйвер – специальное программное обеспечение, управляющее работой конкретного периферийного устройства. Например, драйвер клавиатуры, драйвер принтера и т.п.
Для управления работой устройств в компьютерах используются электронные схемы – контроллеры. Различные устройства используют разные способы подключения к контроллерам:
некоторые устройства (дисковод для дискет, клавиатура и т. д.) подключаются к имеющимся в составе компьютера стандартным контроллерам (интегрированным или встроенным в материнскую плату);
некоторые устройства (звуковые карты, многие факс-модемы и т. д.) выполнены как электронные платы, т. е. смонтированы на одной плате со своим контроллером;
некоторые устройства используют следующий способ подключения: в системный блок компьютера вставляется электронная плата (контроллер), управляющая работой устройства, а само устройство подсоединяется к этой плате кабелем;
на сегодняшний день большинство внешних устройств подключаются к компьютеру через USB-порт.
Задание 1. Заполните таблицу
Состав системного блока
|
|
Устройства ввода
|
|
Устройства вывода
|
|
Устройства управления
|
|
Задание 2. Работа с эмулятором «Установка оборудования»
1) Открыть свою папку и запустить эмулятор Устан_принт
2) Записать в тетрадь технологию установки принтера
Задание 3.
Подключите к своему компьютеру наушники
Подключите к своему компьютеру флэш-накопитель
Подключите к компьютеру звуковые колонки
Предъявите преподавателю выполненную работу
ОБЕСПЕЧЕННОСТЬ ЗАНЯТИЯ
1.Персональный компьютер.
2. Наушники, звуковые колонки, флэш-накопители
3. Программа – симулятор «Подключение принтера»
4. Методические рекомендации по выполнению практической работы.
КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ
Минимальное количество баллов за практическую работу, которая подтверждает требования к освоению темы дисциплины, составляет 2 балла.
Максимальное количество баллов, которое может получить обучающийся за практическую работу – 7 баллов.
Задания выполнены полном объеме и в соответствии с образцом. Допускается один незначительный недочет.
|
6-7 баллов
|
Задания выполнены не в полном объеме (не менее 70%), но в соответствии с образцом, при задании наводящих вопросов просматривается тенденция, что невыполненная работа может быть завершена.
|
4-5 баллов
|
Задания выполнены не в полном объеме(менее 70%) и(или) не в соответствии с образцом
|
2-3 балла
|
Сделано менее 70% работы, с грубым ошибками, наводящие вопросы показывают, что задание не будет выполнено
|
0-1 балл
|
Далее ведется перевод набранных баллов в оценку работы.
Оценка по 5-ти бальной шкале
|
5
|
4
|
3
|
2
|
Набранные баллы
|
7 - 6
|
5 - 4
|
3 - 2
|
Менее 1
|
Раздел 3. СРЕДСТВА ИНФОРМАЦИОННЫХ И КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
|
