При рассмотрении компьютеров принято различать их архитектуру и структуру.

Какие характеристики компьютера стандартизируются для реализации принципа открытой архитектуры?

Регламентируются и стандартизируются только описание принципа действия компьютера и его конфигурация (определённая совокупность аппаратных средств и соединений между ними). Таким образом компьютер можно собирать из отдельных узлов и деталей, разработанных и изготовленных независимыми фирмами-производителями. Компьютер легко расширяется и модернизируется за счёт наличия внутренних расширительных гнёзд, в которые пользователь может вставлять разнообразные устройства, и, тем самым устанавливать конфигурацию своей машины в соответствии со своими личными предпочтениями.

Укажите отличительные особенности классической архитектуры ("фон-неймановской")?

Архитектура фон Неймана. Одно арифметико-логическое устройство (АЛУ), через которое проходит поток данных, и одно устройство управления (УУ), через которое проходит поток команд - программа. Это однопроцессорный компьютер. К этому типу архитектуры относится и архитектура персонального компьютера с общей шиной. Все функциональные блоки здесь связаны между собой общей шиной, называемой также системной магистралью.

Физически магистраль представляет собой многопроводную линию с гнездами для подключения электронных схем. Совокупность проводов магистрали разделяется на отдельные группы: шину адреса, шину данных и шину управления.

Периферийные устройства (принтер и др.) подключаются к аппаратуре компьютера через специальные контроллеры - устройства управления периферийными устройствами.

Контроллер - устройство, которое связывает периферийное оборудование или каналы связи с центральным процессором, освобождая процессор от непосредственного управления функционированием данного оборудования.

Назовите достоинства стандартных и нестандартных компьютерных архитектур.

Стандартные архитектуры ориентированы на решение широкого круга различных задач. При этом преимущество в быстродействии многопроцессорных и многомашинных вычислительных систем перед однопроцессорными очевидно. При решении некоторых специфических задач нестандартная архитектура позволяет получить большую производительность.

Назовите наиболее характерные области применения стандартных и нестандартных компьютерных архитектур

1. Классическая архитектура. Это однопроцессорный компьютер. К этому типу архитектуры относится и архитектура персонального компьютера с общей шиной. Периферийные устройства (принтер и др.) подключаются к аппаратуре компьютера через специальные контроллеры - устройства управления периферийными устройствами.

2. Многопроцессорная архитектура. Наличие в компьютере нескольких процессоров означает, что параллельно может быть организовано много потоков данных и много потоков команд. Таким образом, параллельно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи.

3. Многомашинная вычислительная система. Здесь несколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеют общей оперативной памяти, а имеют каждый свою (локальную). Каждый компьютер в многомашинной системе имеет классическую архитектуру, и такая система применяется достаточно широко. Эффект от применения такой вычислительной системы может быть получен только при решении задач, имеющих очень специальную структуру: она должна разбиваться на столько слабо связанных подзадач, сколько компьютеров в системе. Преимущество в быстродействии многопроцессорных и многомашинных вычислительных систем перед однопроцессорными очевидно.

4. Архитектура с параллельными процессорами. Здесь несколько АЛУ работают под управлением одного УУ. Это означает, что множество данных может обрабатываться по одной программе - то есть по одному потоку команд. Высокое быстродействие такой архитектуры можно получить только на задачах, в которых одинаковые вычислительные операции выполняются одновременно на различных однотипных наборах данных. В современных машинах часто присутствуют элементы различных типов архитектурных решений. Существуют и такие архитектурные решения, которые радикально отличаются от рассмотренных выше.

Укажите достоинства открытых и закрытых компьютерных архитектур

Достоинства открытой архитектуры:

Конкуренция между производителями привела к удешевлению компьютерных комплектующих, а значит и самих компьютеров.

Появление большого количества компьютерного оборудования позволило покупателям расширить свой выбор, что также способствовало снижению цен на комплектующие и повышению их качества.

Модульная структура компьютера и простота сборки позволила пользователям самостоятельно выбирать необходимые им устройства и с легкостью производить их установку, также стало возможным без особых сложностей в домашних условиях собирать и модернизировать свой компьютер.

Возможность модернизации привела к тому, что пользователи смогли выбирать компьютер исходя из своих настоящих потребностей и толщины кармана, что опять-таки способствовало все большей популярности персональных компьютеров.

Достоинство закрытой архитектуры:

Закрытая архитектура не дает возможности другим производителям выпускать для компьютеров дополнительные внешние устройства, соответственно нет проблемы совместимости устройств от разных производителей.

Почему аппаратную и программную конфигурацию компьютера рассматривают отдельно?

Позиция 13 Базовая аппаратная конфигурация персонального компьютера

Вопросы для самостоятельного изложения

Опишите функции процессора. Укажите основные характеристики процессора и их типовые значения.

Основные функции процессора:

Выборка (чтение) выполняемых команд;

Ввод (чтение) данных из памяти или устройства ввода/вывода;

Вывод (запись) данных в память или в устройства ввода/вывода;

Обработка данных (операндов), в том числе арифметические операции над ними;

Адресация памяти, то есть задание адреса памяти, с которым будет производиться обмен;

Обработка прерываний и режима прямого доступа.

Характеристики процессора:

Количество разрядов шины данных

Количество разрядов его шины адреса

Количество управляющих сигналов в шине управления.

Разрядность шины данных определяет скорость работы системы. Разрядность шины адреса определяет допустимую сложность системы. Количество линий управления определяет разнообразие режимов обмена и эффективность обмена процессора с другими устройствами системы.

Кроме выводов для сигналов трех основных шин процессор всегда имеет вывод (или два вывода) для подключения внешнего тактового сигнала или кварцевого резонатора (CLK), так как процессор всегда представляет собой тактируемое устройство. Чем больше тактовая частота процессора, тем он быстрее работает, то есть тем быстрее выполняет команды. Впрочем, быстродействие процессора определяется не только тактовой частотой, но и особенностями его структуры. Современные процессоры выполняют большинство команд за один такт и имеют средства для параллельного выполнения нескольких команд. Тактовая частота процессора не связана прямо и жестко со скоростью обмена по магистрали, так как скорость обмена по магистрали ограничена задержками распространения сигналов и искажениями сигналов на магистрали. То есть тактовая частота процессора определяет только его внутреннее быстродействие, а не внешнее. Иногда тактовая частота процессора имеет нижний и верхний пределы. При превышении верхнего предела частоты возможно перегревание процессора, а также сбои, причем, что самое неприятное, возникающие не всегда и нерегулярно.

Сигнал начального сброса RESET. При включении питания, при аварийной ситуации или зависании процессора подача этого сигнала приводит к инициализации процессора, заставляет его приступить к выполнению программы начального запуска. Аварийная ситуация может быть вызвана помехами по цепям питания и "земли", сбоями в работе памяти, внешними ионизирующими излучениями и еще множеством причин. В результате процессор может потерять контроль над выполняемой программой и остановиться в каком-то адресе. Для выхода из этого состояния как раз и используется сигнал начального сброса. Этот же вход начального сброса может использоваться для оповещения процессора о том, что напряжение питания стало ниже установленного предела. В таком случае процессор переходит к выполнению программы сохранения важных данных. По сути, этот вход представляет собой особую разновидность радиального прерывания.

Иногда у микросхемы процессора имеется еще один-два входа радиальных прерываний для обработки особых ситуаций (например, для прерывания от внешнего таймера).

Шина питания современного процессора обычно имеет одно напряжение питания (+5В или +3,3В) и общий провод ("землю"). Первые процессоры нередко требовали нескольких напряжений питания. В некоторых процессорах предусмотрен режим пониженного энергопотребления. Вообще, современные микросхемы процессоров, особенно с высокими тактовыми частотами, потребляют довольно большую мощность. В результате для поддержания нормальной рабочей температуры корпуса на них нередко приходится устанавливать радиаторы, вентиляторы или даже специальные микрохолодильники.

Для подключения процессора к магистрали используются буферные микросхемы, обеспечивающие, если необходимо, демультиплексирование сигналов и электрическое буферирование сигналов магистрали. Иногда протоколы обмена по системной магистрали и по шинам процессора не совпадают между собой, тогда буферные микросхемы еще и согласуют эти протоколы друг с другом. Иногда в микропроцессорной системе используется несколько магистралей (системных и локальных), тогда для каждой из магистралей применяется свой буферный узел. Такая структура характерна, например, для персональных компьютеров.

После включения питания процессор переходит в первый адрес программы начального пуска и выполняет эту программу. Данная программа предварительно записана в постоянную (энергонезависимую) память. После завершения программы начального пуска процессор начинает выполнять основную программу, находящуюся в постоянной или оперативной памяти, для чего выбирает по очереди все команды. От этой программы процессор могут отвлекать внешние прерывания или запросы на ПДП. Команды из памяти процессор выбирает с помощью циклов чтения по магистрали. При необходимости процессор записывает данные в память или в устройства ввода/вывода с помощью циклов записи или же читает данные из памяти или из устройств ввода/вывода с помощью циклов чтения.

Укажите, что лежит в основе деления памяти компьютера на внутреннюю и внешнюю. Перечислите, что входит во внутреннюю память?

Внутренняя память компьютера предназначена для хранения программ и данных, с которыми процессор непосредственно работает, пока включен компьютер. В современных компьютерах элементы внутренней памяти изготавливаются на микросхемах. Внешняя память компьютера предназначена для долговременного хранения больших объемов информации. Выключение питания компьютера не приводит к потере данных во внешней памяти. В состав внутренней памяти входят оперативная память, кэш-память и специальная память.

Опишите функции оперативной памяти . Укажите основные характеристики оперативной памяти и их типовые значения.

Оперативная память - (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory - память с произвольным доступом) - это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.

Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда машина выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой - это означает, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.

Объем ОЗУ обычно составляет от 32 до 512 Мбайт. Для несложных административных задач бывает достаточно и 32 Мбайт ОЗУ, но сложные задачи компьютерного дизайна могут потребовать от 512 Мбайт до 2 Гбайт ОЗУ.

Обычно ОЗУ исполняется из интегральных микросхем памяти SDRAM (синхронное динамическое ОЗУ). Каждый информационный бит в SDRAM запоминается в виде электрического заряда крохотного конденсатора, образованного в структуре полупроводникового кристалла. Из-за токов утечки такие конденсаторы быстро разряжаются, и их периодически (примерно каждые 2 миллисекунды) подзаряжают специальные устройства. Этот процесс называется регенерацией памяти (Refresh Memory). Микросхемы SDRAM имеют ёмкость 16 - 256 Мбит и более. Они устанавливаются в корпуса и собираются в модули памяти.

Каково назначение внешней памяти? Перечислите разновидности устройств внешней памяти.

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором.

В состав внешней памяти компьютера входят:

Накопители на жёстких магнитных дисках;

Накопители на гибких магнитных дисках;

Накопители на компакт-дисках;

Накопители на магнито-оптических компакт-дисках;

Накопители на магнитной ленте (стримеры) и др.

Опишите принцип работы жесткого диска . Укажите основные характеристики жесткого диска и их типовые значения.

Накопитель на жестких магнитных дисках - (англ. HDD - Hard Disk Drive) или винчестерский накопитель - это наиболее массовое запоминающее устройство большой ёмкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины - платтеры , обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для постоянного хранения информации - программ и данных.

Как и у дискеты, рабочие поверхности плоттеров разделены на кольцевые концентрические дорожки, а дорожки - на секторы. Головки считывания-записи вместе с их несущей конструкцией и дисками заключены в герметически закрытый корпус, называемый модулем данных. При установке модуля данных на дисковод он автоматически соединяется с системой, подкачивающей очищенный охлажденный воздух. Поверхность плоттера имеет магнитное покрытие толщиной всего лишь в 1,1 мкм, а также слой смазки для предохранения головки от повреждения при опускании и подъёме на ходу. При вращении плоттера над ним образуется воздушный слой, который обеспечивает воздушную подушку для зависания головки на высоте 0,5 мкм над поверхностью диска.

Винчестерские накопители имеют очень большую ёмкость: от 10 до 100 Гбайт. У современных моделей скорость вращения шпинделя (вращающего вала) обычно составляет 7200 об/мин, среднее время поиска данных 9 мс, средняя скорость передачи данных до 60 Мбайт/с. В отличие от дискеты, жесткий диск вращается непрерывно. Все современные накопители снабжаются встроенным кэшем (обычно 2 Мбайта), который существенно повышает их производительность. Винчестерский накопитель связан с процессором через контроллер жесткого диска.

Что такое порты устройств? Охарактеризуйте основные виды портов.

Существует достаточно много систем классификации компьютеров. Мы рассмотрим лишь некоторые из них, сосредоточившись на тех, о которых наиболее часто упоминают в доступной технической литературе и средствах массовой информации.

Классификация по назначению
Классификация по назначению — один из наиболее ранних методов классификации. Он связан с тем, как компьютер применяется. По этому принципу различают большие ЭВМ (электронно-вычислительные машины), мини-ЭВМ, микро-ЭВМ и персональные компьютеры, которые, в свою очередь, подразделяют па массовые, деловые, портативные, развлекательные и рабочие станции.

Состав вычислительной системы называется конфигурацией. Аппаратные и программные средства вычислительной техники принято рассматривать отдельно. Соответственно, отдельно рассматривают аппаратную конфигурацию вычислительных систем и их программную конфигурацию. Такой принцип разделения имеет для информатики особое значение, поскольку очень часто решение одних и тех же задач может обеспечиваться как аппаратными, так и программными средствами. Критериями выбора аппаратного или программного решения являются производительность и эффективность.

В чем вы видите диалектический характер связи между программным обеспечением и аппаратным?
Назовите четыре основных уровня программного обеспечения. Каков порядок их взаимодействия?
К какому классу относятся программные средства, встроенные в видеомагнитофон, программируемую стиральную машину, СВЧ-печь?
В чем преимущества и недостатки выполнения офисных работ (например копировально-множительных) аппаратными и программными средствами?
Какие категории программного обеспечения могут быть использованы в работемалого предприятия и для каких целей?
Какие виды работ, характерные для крупного промышленного предприятия (например машиностроительного завода), могут быть автоматизированы с
помощью компьютеров? Какие категории программных средств для этого
необходимы?
Назовите основные категории программного обеспечения, относящиеся к классуграфических редакторов. В чем состоит принципиальная разница между этимикатегориями?
Что общего и в чем различие между понятиями программное обеспечение и информационное обеспечение средств вычислительной техники?

Состав вычислительной системы. Состав вычислительной системы Рассматривают аппаратную и программную конфигурацию т. Интерфейсы любой вычислительной системы можно условно разделить на последовательные и параллельные. Системный уровень переходный обеспечивающий взаимодействие прочих программ компьютерной системы как с программами базового уровня так и непосредственно с аппаратным обеспечением в частности с центральным процессором.

Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

Лекция 4. История развития вычислительной техники. Классификация компьютеров. Состав вычислительной системы. Аппаратное и программное обеспечение. Классификация служебных и прикладных программных средств

История развития вычислительной техники

Первыми счетными устройствами были механические устройства. В 1642 году французский механик Блез Паскаль разработал компактное суммирующее устройство – механический калькулятор .

В 1673 г. Немецкий математик и философ Лейбниц усовершенствовал его путем добавления операций умножения и деления . На протяжении 18 века разрабатывались все более совершенные, но по-прежнему механические вычислительные устройства на основе зубчатых, реечных, рычажных и других механизмов.

Идея программирования вычислительных операций пришла из часовой промышленности. Такое программирование было жестким: одна и та же операция выполнялась в одно и то же время (пример – работа станка по копиру).

Идея гибкого программирования вычислительных операций была высказана английским математиком Чарльзом Бэббиджем в 1836-1848 гг. Особенностью его аналитической машины был принцип разделения информации на команды и данные . Однако проект не был реализован.

Программы вычислений на машине Беббиджа, составленные дочерью поэта Байрона Адой Лавлейс (1815-1852), очень схожи с программами, составленными впоследствии для первых ЭВМ. Эту замечательную женщину назвали первым программистом мира.

При переходе от режима регистрации положений механического устройства к режиму регистрации состояний элементов электронного устройства десятичная система стала неудобной, т. к. состояний элементов только два : включено и выключено.

Возможность представления любых чисел в двоичной форме была впервые высказана Лейбницем в 1666 году.

Идея кодирования логических высказываний в математические выражения:

• истина (True ) или ложь (False );
• в двоичном коде 0 или 1,

была реализована английским математиком Джорджем Булем (1815-1864) в первой половине XIX века.

Однако разработанная им алгебра логики "алгебра Буля" нашла применение лишь в следующем веке, когда понадобился математический аппарат для проектирования схем ЭВМ, использующих двоичную систему счисления. "Соединил" математическую логику с двоичной системой счисления и электрическими цепями американский ученый Клод Шеннон в своей знаменитой диссертации (1936 г.).

В логической алгебре при создании ЭВМ используются в основном 4 операции:

• И (пересечение или конъюнкция - A ^ B);
• ИЛИ (объединение или дизъюнкция - AvB );
• НЕ (инверсия - |A) ;
• ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (A *| B +| A * B ).

В 1936 г. Английский математик А. Тьюринг и, независимо от него Э. Пост, выдвинули и разработали концепцию абстрактной вычислительной машины . Они доказали принципиальную возможность решения автоматами любой проблемы при условии возможности её алгоритмизации.

В 1946 г. Джоном фон Нейманом, Голдстайном и Берксом (Принстонский институт перспективных исследований) был составлен отчет, который содержал детальное описание принципов построения цифровых ЭВМ , которые используются до сих пор.

1. В архитектуру ЭВМ Джона фон Неймана входят:
   1. центральный процессор , состоящий из устройства управления (УУ) и арифметико-логического устройства (АЛУ);
   2. память : оперативная (ОЗУ) и внешняя;
   3. устройства ввода ;
   4. устройства вывода .
2. Принципы работы ЭВМ, предложенные фон Нейманом:
   1. однородность памяти ;
   2. программное управление ;
   3. адресность .
3. Можно выделить основные поколения ЭВМ и их характеристики:

Годы применения	1955 – 60 гг.	1960 – 65 гг.	1965 – 70 гг.	1970 – 90 гг.	С 1990 г. по настоящее время
Основной элемент	Электронная лампа	Транзистор	ИС (1400 элементов)	Большая ИС (десятки тыс. элементов)	Большая ИС (миллионы элементов)
Пример ЭВМ	IBM 701 (1952 г.)	IBM 360-40 (1964 г.)	IBM 370- 145 (1970 г.)	IBM 370-168 (1972 г.)	IBM Server z990 2003
Быстродей- ствие, опер./с	8 000	246 000	1 230 000	7 700 000	9*10 9
Ёмкость ОЗУ, байт	20 480	256 000	512 000	8 200 000	256*10 9
Примечание	Шеннон, фон Нейман, Норберт Винер	Языки ФОРТРАН, КОБОЛ, АЛГОЛ	Миником- пьютер, ОС MS DOS, ОС Unix, сеть	PC, графиче- ские ОС, интернет	Искусствен- ный интеллект, распозна- вание речи, лазер

Бурное развитие вычислительных систем началось в 60-х годах 20 века с отказом от электронных ламп и развитием полупроводниковой, а затем и лазерной техники.

Эффективность ЭВМ (компьютеров) значительно выросла в 70-х годах 20 века с разработкой процессоров на базе интегральных микросхем.

Качественный скачок в развитии компьютеров произошел в 80-х годах XX века с изобретением персонального компьютера и развитием всемирной информационной сети - интернета .

Классификация компьютеров

1. По назначению:
   • суперкомпьютеры;
   • серверы;
   • встроенные компьютеры (микропроцессоры);
   • персональные компьютеры (ПК).

Суперкомпьютеры - вычислительные центры - создающиеся для решения предельно сложных вычислительных задач (моделирования сложных явлений, обработки сверхбольших объемов информации, составления прогнозов и т. п.).

Серверы (от английского слова serve обслуживать, управлять) - компьютеры, обеспечивающие работу локальной или глобальной сети, специализирующиеся на оказании информационных услуг и обслуживании компьютеров крупных предприятий, банков, учебных заведений и т. п.

Встроенные компьютеры (микропроцессоры) получили массовое распространение в производстве и бытовой технике, где управление может быть сведено к выполнению ограниченной последовательности команд (роботы на конвейере, бортовые, интегрированные в бытовую технику и т. п.)

Персональные компьютеры (PC ) предназначены для работы одного человека, поэтому применяются повсеместно. Их рождением считается 12 августа 1981 г., когда корпорация IBM представила их первую модель. PC совершили компьютерную революцию в жизни миллионов людей и оказали огромное влияние на развитие человеческого общества.

PC разделяются на массовые, деловые, портативные, развлекательные, а также рабочие станции.

Стандарты PC :

• Consumer PC (массовый);
  • Office PC (деловой);
  • Entertainment PC (развлекательный);
  • Workstation PC (рабочая станция);
  • Mobile PC (портативный).

Большинство PC – массовые.

Деловые (офисные) PC содержат профессиональные программы, но в них минимизированы требования к графическим средствам и средствам воспроизведения звука.

В развлекательных PC широко представлены средства Multimedia .

В рабочих станциях повышены требования к хранению данных.

Для портативных обязательным является наличие средств доступа в компьютерную сеть.

1. По уровню специализации:
   • универсальные;
   • специализированные (примеры: файл-сервер, Web -сервер, сервер печати и т. п.).
2. По типоразмерам:
   • настольные (desktop);
   • носимые (notebook, iPad );
   • карманные (palmtop);
   • мобильные вычислительные устройства (PDA - p ersonal d igital a ssist a nt), сочетающие в себе функции palmtop и сотовых телефонов.
3. По аппаратной совместимости:
   • IBM PC;
   • Apple Macintosh .
4. По типу процессора:
   • Intel (в персональных компьютерах фирмы IBM);
   • Motorola (в персональных компьютерах фирмы Macintosh).

Состав вычислительной системы

Рассматривают аппаратную и программную конфигурацию, т. к. часто решение одних и тех же задач может обеспечиваться как аппаратными, так и программными средствами. Критерием в каждом случае является эффективность работы.

Считается, что повышение эффективности работы за счёт развития аппаратных средств оказывается в среднем дороже, зато реализация решений программным путём требует высокой квалификации персонала.

Аппаратное обеспечение

К аппаратному обеспечению вычислительных систем относятся устройства и приборы (используется блочно-модульная конструкция).

По способу размещения устройств относительно центрального процессорного устройства различают внутренние и внешние устройства. Внешние - это устройства ввода-вывода (периферийные устройства) и дополнительные устройства, предназначенные для длительного хранения данных.

Согласование между отдельными блоками и узлами осуществляется с помощью переходных аппаратно-логических устройств - аппаратных интерфейсов, работающих в соответствии с утвержденными стандартами.

Интерфейсы любой вычислительной системы можно условно разделить на последовательные и параллельные.

Параллельные интерфейсы более сложны, требуют синхронизации передающего и принимающего устройств, но имеют более высокую производительность, которая измеряется байтами в секунду (байт/с, Кбайт/с, Мбайт/с). Применяются (сейчас редко) при подключении принтера.

Последовательные - проще и медленней, их называют асинхронными интерфейсами . Из-за отсутствия синхронизации посылок полезные данные предваряют и завершают посылками служебных данных (на 1 байт - 1-3 служебных бита), производительность измеряется битами в секунду (бит/с, Кбит/с, Мбит/с).

Применяются для подключения устройств ввода, вывода и хранения информации мыши, клавиатуры, флэш-памяти, датчиков, диктофонов, видеокамер, устройств связи, принтеров и т. п.

Стандарты на аппаратные интерфейсы в ВТ называют протоколами. Протокол — это совокупность технических условий, которые должны быть обеспечены разработчиками компьютерной техники для успешного согласования работы устройств.

Программное обеспечение

Программное обеспечение (ПО) или программная конфигурация - это программы (упорядоченные последовательности команд). Между программами существует взаимосвязь: одни работают, опираясь на другие (более низкого уровня), т. е. следует говорить о межпрограммном интерфейсе.

1. Базовый уровень (BIOS) - самый низший уровень. Базовое обеспечение отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Базовые программные средства хранятся в микросхеме постоянного запоминающего устройства - ПЗУ (Read Only Memory (ROM)).

Если параметры базовых средств необходимо изменять во время эксплуатации, применяют перепрограммируемые ЗУ или ППЗУ (Erasable and Programmable Read Only Memory (EPROM ). Реализация ППЗУ осуществляется с помощью микросхемы "энергонезависимой памяти" или CMOS , которая также работает при начальной загрузке компьютера.

1. Системный уровень - переходный, обеспечивающий взаимодействие прочих программ компьютерной системы, как с программами базового уровня, так и непосредственно с аппаратным обеспечением, в частности с центральным процессором.

В состав системного обеспечения входят:

• драйверы устройств - программы, обеспечивающие взаимодействие компьютера с конкретными устройствами;
• средства установки программ;
• стандартные средства пользовательского интерфейса, обеспечивающие эффективное взаимодействие с пользователем, ввод данных в систему и получение результата.

Совокупность программ системного уровня образует ядро операционной системы PC .

Если компьютер оснащен программным обеспечением системного уровня, то он уже подготовлен:

• к взаимодействию программных средств с оборудованием;
• к установке программ более высоких уровней;
• а самое главное – к взаимодействию с пользователем.

обязательное и в основном достаточное условие для обеспечения работы человека на компьютере.

1. Служебный уровень программного обеспечения дает возможность работы, как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Основное назначение служебных программ (утилит) - в автоматизации работ по проверке, наладке и настройке PC. Кроме того, они используются для расширения и улучшения функций системных программ. Некоторые из программ служебного уровня изначально включаются в состав операционной системы, как стандартные.

В разработке и эксплуатации служебных программ существуют два альтернативных направления: интеграция с операционной системой и автономное функционирование.

Во втором случае они предоставляют пользователю больше возможностей для персональной настройки их взаимодействия с аппаратным и программным обеспечением.

1. Прикладной уровень - это комплекс прикладных программ, с помощью которых на данном рабочем месте выполняются конкретные задания. Спектр их очень широк (от производственных до развлекательных).

Доступность прикладного ПО и широта функциональных возможностей PC напрямую зависит от используемой операционной системы, т. е. какие системные средства содержит ее ядро и, следовательно, как она обеспечивает взаимодействие: человек — программы — оборудование.

Классификация служебных программных средств

1. Диспетчеры файлов (файловые менеджеры). С помощью их выполняется копирование, перемещение и переименование файлов, создание каталогов, удаление файлов и каталогов, поиск файлов и навигация в файловой структуре (например, Проводник (Windows Explorer )).
2. Архиваторы – средства сжатия файлов
3. Средства просмотра и воспроизведения . Простые и универсальные средства просмотра, не обеспечивающие редактирования, но позволяющие просматривать (воспроизводить) документы разных типов.
4. Средства диагностики – для автоматизации процессов диагностики программного и аппаратного обеспечения. Используются не только для устранения неполадок, но и для оптимизации работы компьютера.
5. Средства контроля (мониторинга ) или мониторы - позволяют следить за процессами, происходящими в компьютере. Используются два режима: наблюдение в реальном масштабе времени и контроль с записью результатов в протокольном файле (используется, когда мониторинг необходимо обеспечить автоматически и дистанционно).
6. Мониторы установки - обеспечивают контроль установки программного обеспечения, следят за состоянием окружающей программной среды, позволяют восстанавливать связи, утраченные в результате удаления ранее установленных программ.

Простейшие мониторы обычно входят в состав операционной системы и размещаются на системном уровне.

1. Средства коммуникации (коммуникационные программы) - соединения с удаленными компьютерами, обслуживают передачу сообщений электронной почты и т. п.
2. Средства обеспечения компьютерной безопасности (активные и пассивные). Средства пассивной защиты – это программы резервного копирования. В качестве средств активной защиты применяют антивирусное программное обеспечение.
3. Средства электронной цифровой подписи (ЭЦП).

Классификация прикладных программ

1. Текстовые редакторы (Notepad , WordPad , Лексикон, редактор Norton Commander и т. п.).
2. Текстовые процессоры (позволяют не только вводить и редактировать тексты, но и форматировать, т. е. оформлять их). Таким образом, к средствам текстовых процессоров относятся средства обеспечения взаимодействия текста, графики , таблиц, а также средства автоматизации процесса форматирования (Word).
3. Графические редакторы . Это растровые (точечные), векторные редакторы и средства для создания трехмерной графики (3D-редакторы).

В растровых редакторах (Paint ) графический объект представлен в виде комбинации точек, каждая из которых обладает свойствами яркости и цвета. Такой вариант эффективен в случаях, когда изображение имеет много полутонов, и информация о цвете элементов объекта важнее, чем информация об их форме. Растровые редакторы широко применяются для ретуши изображений, создания фотоэффектов, но они не всегда удобны для создания новых изображений и неэкономичны, т.к. изображения имеют большую избыточность.

В векторных редакторах (CorelDraw ) элементарным объектом изображения является не точка, а линия. Такой подход характерен для чертежно-графических работ, когда форма линий имеет большее значение, чем информация о цвете отдельных точек, ее составляющих. Это представление намного компактнее, чем растровое. Векторные редакторы удобны для создания изображений, но практически не используются для обработки готовых рисунков.

Редакторы трехмерной графики позволяют гибко управлять взаимодействием свойств поверхности объектов со свойствами источников освещения, а также создавать трехмерную анимацию, поэтому их называют также 3 D -аниматорами.

1. Системы управления базами данных (СУБД). Основными функциями их являются:

• создание пустой базы данных;
• предоставление средств для ее заполнения и импорта данных из таблиц другой базы данных;
• обеспечение возможности доступа к данным, средств поиска и фильтрации.

1. Электронные таблицы . Это комплексные средства для хранения и обработки данных (Excel ). Предоставляют широкий спектр методов работы с числовыми данными.
2. Системы автоматизированного проектирования (CAD-системы). Предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ, а также могут производить элементарные расчеты и выбор конструктивных элементов из баз данных.
3. Настольные издательские системы . Предназначены для автоматизации процесса верстки полиграфических изданий. Занимают промежуточное положение между текстовыми процессорами и системами автоматического проектирования. Типичный прием использования – применение к документам, прошедшим предварительную обработку в текстовых процессорах и графических редакторах.
4. Экспертные системы (анализ данных, содержащихся в базах знаний). Характерная их особенность - способность к саморазвитию (при необходимости генерирует достаточный набор вопросов к эксперту и автоматически повысить свое качество).
5. WEB – редакторы . Объединяют свойства текстовых и графических редакторов и предназначены для создания и редактирования WEB – документов.
6. Броузеры (средства просмотра WEB – документов).
7. Интегрированные системы делопроизводства. Основные функции – редактирование и форматирование простейших документов, централизация работы электронной почты, факсимильной и телефонной связи, диспетчеризация и мониторинг документов предприятия.
8. Бухгалтерские системы – сочетают в себе функции текстовых и табличных редакторов, обеспечивают автоматизацию подготовки и учета первичных документов, ведения счетов плана бухучета, подготовку регулярной отчетности.
9. Финансовые аналитические системы. Используются в банковских и биржевых структурах. Позволяют контролировать и прогнозировать ситуацию на финансовых, фондовых и сырьевых рынках, производить анализ, готовить отчеты.
10. Геоинформационные системы (ГИС). Предназначены для автоматизации картографических и геодезических работ.
11. Системы видеомонтажа – обработка видеоматериалов.
12. Обучающие, развивающие, справочные и развлекательные программы. Особенностью их являются повышенные требования к средствам мультимедиа (музыкальным композициям, графической анимации и видеоматериалам).

Кроме аппаратного и программного обеспечения выделяют информационное обеспечение (проверка орфографии, словари, тезаурусы и т. п.)

В специализированных компьютерных системах (бортовые) совокупность программного и информационного обеспечения называют математическим обеспечением.

PAGE 7

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.вшм>
7644.		Формирование представлений о методах решения прикладных задач с помощью средств вычислительной техники	29.54 KB
	Наличие погрешности обусловлено рядом причин. Исходные данные как правило содержат погрешности поскольку они либо получаются в результате экспериментов измерений либо являются результатом решения некоторых вспомогательных задач. Полная погрешность результата решения задачи на ЭВМ складывается из трех составляющих: неустранимой погрешности погрешности метода и вычислительной погрешности: .
166.		Обеспечение заземления в вычислительной техники	169.06 KB
	Практически каждый блок питания компьютера или иного устройства имеет сетевой фильтр рис. При занулении необходимо быть уверенным в том что этот нуль не станет фазой если ктолибо перевернет какуюнибудь вилку питания. Входные цепи блока питания компьютера Рис. Образование потенциала на корпусе компьютера Конечно мощность этого источника ограничена ток короткого замыкания на землю составляет от единиц до десятков миллиампер причем чем мощнее блок питания тем обычно больше емкость конденсаторов фильтра и следовательно ток:...
167.		Общие сведения по эксплуатация средств вычислительной техники	18.21 KB
	Основные понятия Средства вычислительной техники СВТ – это компьютеры к которым относятся персональные компьютеры ПЭВМ сетевые рабочие станции серверы и другие виды компьютеров а также периферийные устройства компьютерная оргтехника и средства межкомпьютерной связи. Эксплуатация СВТ заключается в использовании оборудования по назначению когда ВТ должна выполнять весь комплекс возложенных на нее задач. Для эффективного использования и поддержания СВТ в работоспособном состоянии в процессе эксплуатации проводится...
8370.		Настройка папок и файлов. Настройка средств операционной системы. Применение стандартных служебных программ. Принципы связывания и внедрения объектов. Сети: основные понятия и классификация	33.34 KB
	Настройка средств операционной системы. Настройка средств операционной системы Все настройки осуществляются как правило через Панели управления. Настройка стиля операционной системы Настройка стиля системы осуществляется по пути: Пуск – Панель управления – Все элементы панели управления – Система. Вкладкой Дополнительные параметры системы открывается окно Свойства системы в котором наиболее важной для настройки является вкладка Дополнительно.
9083.		Программное обеспечение. Назначение и классификация	71.79 KB
	Антивирусы Как ни странно но до сих пор нет точного определения что же такое вирус. либо присущи другим программам которые никоим образом вирусами не являются либо существуют вирусы которые не содержат указанных выше отличительных черт за исключением возможности распространения. макровирусы заражают файлы документов Word и Excel. Существует большое количество сочетаний например файловозагрузочные вирусы заражающие как файлы так и загрузочные сектора дисков.
5380.		Разработка учебного стенда Устройство и принцип работы принтера как средство повышения качества подготовки учащихся специальности Техническое обслуживание средств вычислительной техники и компьютерных сетей	243.46 KB
	Классифицируются принтеры по пяти основным позициям: принципу работы печатающего механизма, максимальному формату листа бумаги, использованию цветной печати, наличию или отсутствию аппаратной поддержки языка PostScript, а также по рекомендуемой месячной нагрузке.
10480.		Программное обеспечение компьютера. Виды прикладных программ	15.53 KB
	Меняя программы для компьютера можно превратить его в рабочее место бухгалтера или конструктора статистика или дизайнера редактировать на нем документы или играть в какуюнибудь игру. Классификация программ Программы работающие на компьютере можно разделить на три категории: прикладные программы непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователям работ: редактирование текстов рисование картинок просмотр видео и т.; системные программы выполняющие различные вспомогательные функции например создание копий...
7045.		Информационные системы. Понятие, состав, структура, классификация, поколения	12.11 KB
	Свойства информационной системы: Делимость выделение подсистем что упрощает анализ разработку внедрение и эксплуатацию ИС; Целостность согласованность функционирования подсистем системы в целом. Состав информационной системы: Информационную среду совокупность систематизированных и организованных специальным образом данных и знаний; Информационные технологии. Классификация ИС по назначению Информационно – управляющие – системы для сбора и обработки информации необходимой для управления организацией предприятием...
19330.		РАЗРАБОТКА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ ЛОГИСТИКИ НА ЯЗЫКЕ C#	476.65 KB
	Язык программирования - формальная знаковая система, предназначенная для записи компьютерных программ. Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, задающих внешний вид программы и действия, которые выполнит исполнитель (компьютер) под ее управлением.
9186.		Процесс работы вычислительной системы и связанные с этим понятия	112.98 KB
	Рассмотрим следующий пример. Два студента запускают программу извлечения квадратного корня. Один хочет вычислить квадратный корень из 4, а второй – из 1. С точки зрения студентов, запущена одна и та же программа; с точки зрения компьютерной системы, ей приходится заниматься двумя различными вычислительными процессами, так как разные исходные данные приводят к разному набору вычислений.

Понятие вычислительной системы

Конкретный набор взаимодействующих между собой устройств и программ, предназначенный для обслуживания одного рабочего участка, называется вычислительной системой .

Совокупность устройств, предназначенных для автоматической или автоматизированной обработки данных, называется вычислительной техникой или аппаратными средствами . Состав вычислительной системы называется конфигурацией . Аппаратные и программные средства вычислительной системы принято рассматривать раздельно.

Критериями выбора аппаратного и программного решения является производительность и эффективность .

Центральное устройство вычислительной системы – компьютер. Компьютер – это электронный прибор, предназначенный для автоматизации создания, хранения, обработки и транспортирования данных. Хотя аппаратные и программные средства рассматриваются раздельно, следует отметить, что эти средства вычислительной системы работают в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии.

История развития вычислительной техники. Поколения ЭВМ.

(Предлагается студентам для самостоятельного изучения).

Классификация ЭВМ

Массовость использования ПК не должно заслонить тот факт, что кроме ПК есть и другие многократно более мощные вычислительные системы:

· суперкомпьютеры;

· большие ЭВМ (мэйнфреймы);

· миникомпьютеры;

· микрокомпьютеры (к ним относят персональные ПК).

Эти ЭВМ отличаются:

· производительностью;

· размерами;

· функциональным назначением.

Архитектура и структура ЭВМ

При рассмотрении компьютерных устройств принято различать их архитектуру и структуру.

Архитектурой компьютера называется его описание на некотором общем уровне, включающее описание пользовательских возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти и т.д. Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера: процессора, оперативного ЗУ, внешних ЗУ и периферийных устройств. Общность архитектуры разных компьютеров обеспечивает их совместимость с точки зрения пользователя.

Структура компьютера - это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства - от основных логических узлов компьютера до простейших схем. Структура компьютера графически представляется в виде структурных схем, с помощью которых можно дать описание компьютера на любом уровне детализации.

Классическая архитектура (архитектура фон Неймана) - одно арифметико-логическое устройство (АЛУ), через которое проходит поток данных, и одно устройство управления (УУ), через которое проходит поток команд - программа. Это однопроцессорный компьютер . К этому типу архитектуры относится и архитектура персонального компьютера с общей шиной . Все функциональные блоки здесь связаны между собой общей шиной, называемой также системной магистралью. Физически магистраль представляет собой многопроводную линию с гнездами для подключения электронных схем. Совокупность проводов магистрали разделяется на отдельные группы: шину адреса, шину данных и шину управления.

Для эффективного изучения прикладных компьютерных технологий чрезвычайно важно иметь четкое представление об аппаратных и программных средствах вычислительной техники. Состав вычислительной техники называется конфигурацией . Аппаратные и программные средства вычислительной техники принято рассматривать отдельно. Соответственно, отдельно рассматривают аппаратную конфигурацию и их программную конфигурацию. Такой принцип разделения имеет для информатики особое значение, поскольку очень часто решение одних и тех же задач может обеспечиваться как аппаратными, так и программными средствами. Критериями выбора аппаратного или программного решения являются производительность и эффективность. Например, или текст набирать в текстовом редакторе, или использовать сканер.

Базовая аппаратная конфигурация персонального компьютера

Персональный компьютер – универсальная техническая система. Его конфигурацию (состав оборудования) можно гибко изменять по мере необходимости. Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации , которую считают типовой, т.е. минимальный набор оборудования. В таком комплекте компьютер обычно поставляется. Понятие базовой конфигурации может меняться. В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают следующие устройства (рис. 2.1.):

Давайте ознакомимся с его частями.

К основным техническим средствам персонального компьютера относятся:

- системный блок;

- монитор (дисплей) ;

- клавиатура.

Дополнительно к компьютеру можно подключить, например:

- принтер;

- мышь;

- сканер ;

- модем (модулятор-демодулятор);

- графопостроитель;

- джойстик и т.д.

Системный блок

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Системный блок (см. рис. 2.2., 2.3.)- это корпус, в котором находится почти вся аппаратная часть компьютера.

Устройства, находящиеся внутри системного блока называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, называют внешними. Внешние дополнительные устройства, также называют периферийными.

Внутреннее устройство системного блока:

· материнская плата;

· жесткий диск:

· дисковод гибких дисков;

· дисковод компакт-дисков CD-ROM;

· видеокарта (видеоадаптер);

· звуковая карта;

· блок питания.

Системы, расположенные на материнской плате :

· оперативная память;

· процессор;

· микросхема ПЗУ и система BIOS;

· шинные интерфейсы и др.

Магнитные диски, в отличие от оперативной памяти, предназначены для постоянного хранения информации.

В ПК применяются два вида магнитных дисков:

· жесткий несменный диск (винчестер);

· сменные, гибкие диски (дискеты).

Жесткий диск предназначен для постоянного хранения той информации, которая более или менее часто используется в работе: программ операционной системы, компиляторов с языков программирования, сервисных (обслуживающих) программ, прикладных программ пользователя, текстовых документов, файлов базы данных и т. Винчестер значительно превосходит гибкие диски по скорости доступа, емкости и надежности.