Состав ПК. Программное обеспечение ПК

Состав ПК

3 ЭВМ (компьютер) – универсальное электронное программно-управляемое устройство для хранения, автоматической обработки и передачи информации. Универсальное = многофункциональное, для решения широкого круга задач, Электронное – на основе электрических сигналов (возможные перспективы: полностью оптические, квантовые, биологические; реально - гибридные); Программно-управляемое - обработка информации по заложенным в ЭВМ программам; Вывод результатов обработки в форме, пригодной для восприятия человеком.

4 Этапы развития вычислительной техники 1. Домеханический (ручной) этап с древнейших времен: абак (5 в. до н. э., Греция), счеты (Россия, 16 в.), Леонардо да Винчи (16 в.) – проект счетной машины, логарифмическая линейка (Англия, 17 в.)

5 2. Механический и электромеханический этапы с середины 17-го века; 1623 г. – Шиккард (Германия) – первая простейшая механич. машина для сложения/ вычитания 6-разрядных чисел, Паскаль, Лейбниц (двоичная система счисления), 1833 г. – Ч. Бэббидж (Англия) – основные теоретические принципы функционирования ВМ (принцип программного управления), 1918 г. – ламповый триггер (два возможных состояния).

6 3. Электронный с 40-х годов 20-го в.: 1942 г., США, изобретение первой цифровой электронной ВМ (не была завершена). Первые компьютеры: 1945 г., США – машина ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer). Универсальная, т.к. способна решать разные задачи: первоначально - баллистика, затем - атомный проект г., СССР - первая в Европе ЭВМ (С.А.Лебедев).

7 ENIAC : размеры - высота 6 м, ширина 4 м, длина 30 м; вес 30 т, содержала электронных ламп, реле, резисторов, конденсаторов, потребляемая мощность к Вт.

8 Поколения = элементная база ХарактеристикиI ( )II ( )III ( )IV (1977 -…) Элементная база электронные лампы транзисторы ИС - тыс. транзисторов БИС, СБИС – сотни тыс. тр. Производительность ЦП (CPU) оп/с оп/с оп/с>310 7 оп/с Тип оперативной памяти (RAM) ферритовые сердечники миниатюрные ферритовые сердечники, магнитные дисковые ЗУ п/п на БИСп/п на СБИС Объем оперативной памяти 64 Кб 512 Кб 16 Мб От 1 Гб Программное обеспечение коды, ассемблеры языки программирования Операционны е системы, ППП, СУБД, САПРы Базы знаний, Экспертные системы

9 Смена поколений ЭВМ непосредственно связана с развитием элементной базы Электронные лампы. Полупроводниковые транзисторы действуют как электрические переключатели, занимают меньше места, потребляют меньше электроэнергии, выделяют меньше тепла. Интегральная схема (чип), ИС – много транзисторных схем, размещенных на одной плате (кремниевой пластинке). БИС, СБИС (сверхбольшие ИС) – на кусочке кремния площадью порядка 1 кв. см. размещены миллиарды транзисторов.

10 Пример микросхемы (чипа)

5-е поколение компьютеров Начало 80-х – проект (Япония) Поколение, принципиально новое по стилю обработки информации и взаимодействию с пользователем: по поставленной перед ней цели машина должна сама составить план действий и выполнить их, общение с машиной на уровне естественного языка. 11

12 Структурная схема ЭВМ Арифметико - логическое устройство (АЛУ) Управляющее устройство Внешние устройства ввода- вывода Запоминающее устройство

13 Арифметическо-логическое устройство: выполняет вычисления и преобразования данных, предписанные командами программы - арифметические и логические операции, преобразования кодов, сравнения слов и пр.; Управляющее устройство: организует процесс выполнения программ, осуществляет координацию работы всех блоков ЭВМ;

14 Запоминающее устройство (память): для хранения программ и данных (набор пронумерованных ячеек, в каждой из которых могут находиться обрабатываемые данные); Внешние устройства служат для ввода-вывода информации. В современных компьютерах АЛУ и УУ объединены в одном устройстве центральном процессоре. Быстродействующие компьютеры имеют несколько процессоров.

15 Основные технические хар-ки ЭВМ производительность процессора и машины в целом, разрядность машинного слова, набор команд, набор устройств ввода-вывода и их характеристики, пропускная способность каналов ввода- вывода, емкость оперативной и внешней памяти, надежность работы и др. Основные экономические характеристики: стоимость оборудования, стоимость машинного часа, стоимость ремонта.

16 МикроЭВМ = персональный компьютер, обслуживание одного или нескольких пользователей. Одно- и многопроцессорная архитектура, гибкость конфигурации, широкий перечень моделей и изготовителей. Пять основных категорий: настольный (домашний, офисный), мобильный, рабочая станция, игровой. Классификация компьютеров по применению и функциональным возможностям

17 Мини-ЭВМ Используются для работы в условиях реального производства: управление поточной линией, цехом, лабораторией, учреждением, предприятием среднего размера. Многотерминальные, разветвленная периферия. Тенденция: вытесняются персональными компьютерами.

18 Универсальные компьютеры – в т. ч. большие (мэйнфреймы) – большие объемы информации для крупных банков, предприятий, мультипроцессорная архитектура, подключение сотен рабочих мест. Tandem Computer, ЕС Суперкомпьютеры – для решения задач предельных классов: глоб. метеопрогнозы, космология, проектирование космич. кораблей, системы ПРО, глоб. комп. Сети. Сложные научные расчеты, параллельные вычисления, десятки тыс. процессоров. CRAY (США), СКИФ (Минск).

19 Персональный компьютер Персональный компьютер - это универсальная однопользовательская микро- ЭВМ. Отличительные признаки: невысокая стоимость; наличие периферийных (внешних) устройств для ввода-вывода и хранения информации; наличие аппаратных ресурсов, достаточных для решения реальных задач; поддержка языков программирования высокого уровня; наличие операционной системы, которая упрощает взаимодействие пользователя с компьютером (интерфейс).

Классификация ПК настольный (desktop): Домашний (consumer PC) - массовый, Офисный (Office PC) - деловой, мобильный (mobile PC) – переносной, портативный, в т. ч. Ноутбук (2-3 кг, см, «дипломат»), Ручной, или карманный (palmtop, hand- held, г, см), Настольный мини-компьютер (book PC) рабочая станция (там, где повышенные требования к ресурсам), игровой. 20

21 История создания ПК Семидесятые годы 20-го в. - начало эры ПК, поворотный момент в истории ВТ. В 1970 г. был создан первый микропроцессор (Intel-4004) - функционально законченное устройство, способное выполнять обязанности центрального процессора ЭВМ. Первый ПК был сконструирован американской фирмой MITS в 1975 г. и назван Altair 8800 (на основе микропроцессора Intel-8080).

22 В 1975 г. Пол Аллен и Билл Гейтс (будущие основатели фирмы Microsoft) создали для компьютера Altair ПО, которое позволило пользователям достаточно просто общаться с компьютером и легко писать для него программы. Это способствовало популярности персональных компьютеров гг. – компьютеры Apple-1 и Apple-2 (молодые американцы С. Возняк и С. Джобс, в гараже!!!). Взрыв в области ВТ. Домашняя мастерская С. Возняка и С. Джобса превратилась в фирму Apple Computer.

23 Начало 80-х гг. - в число производителей ПК влились компьютерные гиганты International Business Machine Corp. (IBM), DEC, Hewlett- Packard, что привело к структурным изменениям на рынке ПК г. - IBM выпустила первую удачную 16- разрядную модель PC (Personal Computer) и стала флагманом в производстве не только больших, но и ПК г., 1984 г. - новые модели машин этой же фирмы: PC XT (eXstended Technology) и PC AT (Advanced Technology) соответственно. С этого времени они стали стандартом в области ПЭВМ.

24 Принцип открытости архитектуры Компьютеры типа IBM PC приобрели огромную популярность благодаря открытости архитектуры, что означает: возможность использования для сборки ПК узлов от разных производителей (сотни фирм включились в разработку и производство отдельных блоков и целых ПК); возможность наращивания мощности и доукомплектования ПК в ходе эксплуатации; открытая публикация технического описания аппаратуры. IBM-совместимые компьютеры составляли около 90% всех производимых в мире ПК.

25 Состав стационарного ПК Минимальный (базовый) комплект поставки ПК: 1. системный блок, 2. монитор, 3. клавиатура, 4. манипулятор «мышь» Остальные устройства считаются дополнительными.

26 Состав системного блока материнская плата; адаптеры и контроллеры; блок питания; дисководы для гибких магнитных дисков (НГМД); дисковод на жестком магнитном диске (НЖМД) - «винчестер»; дисководы для СD- и DVD-дисков; органы управления (включатель электропитания, кнопка общего сброса, индикаторы питания и режимов работы); Имеются разъемы для подключения шнуров питания и кабелей связи с внешними (т. е. устанавливаемыми вне системного блока) устройствами.

27 Материнская (системная) плата: несет на себе главные компоненты компьютера (компьютерной системы) микропроцессор, оперативную память, микросхемы поддержки, системную шину (магистраль), несколько разъемов-гнезд (слотов) для подключения других плат.

28 Микропроцессор - СБИС, выполняющая все вычисления и обработку информации, общее управление компьютером. Основные параметры: Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет за 1 сек. Измеряется в МГц (совр.: ГГц). Разрядность показывает, сколько двоичных разрядов (битов) информации обрабатывается (или передается) за один такт, а также сколько двоичных разрядов может быть использовано в процессоре для адресации оперативной памяти (совр.: 32, 64 разряда).

29 Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), или оперативная память (RAM от random access memory) – СБИС для хранения оперативной информации. Параметры: емкость (количество одновременно хранимой информации) и скорость доступа (время записи - считывания, ~60 нс ). Энергозависима (хранит данные лишь при подаче электропитания).

30 Системная шина – группа электрических проводников для передачи данных, адресов и сигналов между компонентами компьютера. Адаптеры – печатные платы для преобразования форм представления информации между различными устройствами компьютера: видеоадаптеры (видеоплаты, видеокарты), адаптеры портов ввода-вывода, сетевые адаптеры (сетевые карты), звуковые платы (аудиокарты), модемы. Блок питания (БП) преобразует переменный ток высокого напряжения сети электропитания в постоянный ток низкого напряжения (12,5 и 3,5 В). БП поддерживает напряжения питания устройств стабильными вне зависимости от колебаний сетевого напряжения.

31 Накопители Накопители – ЗУ, предназначенные для длительного (энергонезависимого) хранения больших объемов информации. носитель + привод. со сменными и несменными носителями. Накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД, FDD) – электронно-механическое устройство с несменным носителем, гибкие носители – дискеты (3.5 дюйма Мб). Накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД, HDD) – устройство с несменным носителем (запись на набор дисков в герметичном корпусе, емкость сотни Гб, скорость вращения дисков до 10 тыс. оборотов в мин). Накопители на компакт-дисках (CD ( Мб), DVD). Flash-накопители (флэш-память, USB-диск).

32 Монитор (дисплей) - для отображения текстовой и графической информации. Типы мониторов: с ЭЛТ, жидкокристаллические, монохромные и цветные. Параметры: размер экрана по диагонали, размер точки (пикселя) экрана, разрешающая способность (800 х 600, 1024 х х 864). Видеопамять – блок памяти для хранения отображаемой на мониторе информации, Видеокарта (видеоадаптер) – управление работой монитора. Монитор может работать в текстовом и графическом режимах: текстовый – отображение символов, 25 стр. по 80 поз., графический – набор пикселей.

Устройства ввода информации Клавиатура, Манипуляторы (мышь, джойстик,...), Сканер, Микрофон, Цифровая видеокамера и др. Клавиатура клавиши, размещены но стандарту QWERTY, различаются незначительно, Джойстик – ручка с кнопкой на шарнире (для комп. игр), Дигитайзер (графич. планшет) – спец. планшет, покрытый сеткой пьезоэлементов, вырабатывающих ток при надавливании. 33

Устройства вывода информации Плоттер – для печати сложных конструкторских чертежей, архитектурных планов, географических и метеорологических карт. Устройства вывода: Монитор, Принтер, Плоттер, Графопостроитель, Акустические колонки, наушники. 34

35 Дополнительные устройства Принтеры предназначены для вывода информации на твердые носители (главным образом - на бумагу). По способу нанесения красящих точек их можно разделить на три основных типа: матричные (игольчатые), струйные лазерные. Характеризуются принтеры скоростью печати, форматом бумаги, цветностью и разрешением.

36 Cканеры позволяют с помощью оптики вводить в компьютер информацию с печатного оригинала текста или графического изображения для его последующей обработки. Модемы используются для сопряжения компьютера и линий связи (в т. ч. обычной телефонной линии).

Программное обеспечение ПК

Программа – это алгоритм, записанный на одном из языков программирования. Программное обеспечение (ПО) это совокупность программ, обеспечивающих функционирование компьютера и возможности для решения задач пользователями. В зависимости от назначения ПО делится на 1) Базовое (системное); 2) Инструментальное; 3) Прикладное, в т. ч. пользовательское.

А) Базовое (системное) ПО Служит для организации совместной работы всех устройств компьютера и его взаимодействия (интерфейса) с пользователем или проблемной средой. Состав базового ПО: операционные системы (ОС) и оболочки ОС, утилиты, средства тестирования и диагностики, средства разработки программ, сетевое ПО.

Интерфейс (универс. понятие) Интерфейс (от англ. interface - поверхность раздела) средства и методы взаимодействия между элементами системы (в широком смысле).англ. Пользовательский интерфейс – технические и программные средства для организации взаимодействия человека и компьютера. Пользовательский интерфейс: Терминальный – режим командной строки, когда пользователь вводит управляющие команды с клавиатуры, Графический - графический режим, когда пользователь выбирает команды из меню, при этом используется мышь, меню отображаются графически. Элементы пользовательского интерфейса: окна, меню (одноуровневые и многоуровневые), контекстная подсказка, помощь, элементы навигации (кнопки, «горячие клавиши» и др.)

Интерфейс Интерфейс (от англ. interface - поверхность раздела) средства и методы взаимодействия между элементами системы (в широком смысле).англ. Пользовательский интерфейс – технические и программные средства для организации взаимодействия человека и компьютера.

Операционная система (ОС) ОС (англ. operating system) это комплекс управляющих и обслуживающих программ, обеспечивающий управление вычислительными процессами и аппаратными средствами компьютера и взаимодействие пользователя с компьютером. Примеры ОС: MS DOS, Windows, Unix, OS/2, Linux.

При включении компьютера операционная система загружается в память раньше остальных программ и затем служит основой для их работы. BIOS (basic input/output system) – базовая система ввода/вывода (хранится в ПЗУ, тестирует основные узлы); Файловая система – упорядоченное хранение информации в памяти; Драйверы внешних устройств.

Б) Инструментальное ПО Предназначено для создания оригинального ПО в любой проблемной области. Системы программирования служат для разработки программ. Примеры: Turbo-Pascal, Turbo-С, Turbo-Prolog, Delphi, СП для многих языков: C, C++, Java, Fortran

В) Прикладное ПО Прикладное ПО - это пакеты прикладных программ (ППП), предназначенные для решения задач из различных областей, а также пользовательское ПО. ППП подразделяются на общего назначения, проблемно-ориентированные (специализированные), расширяющие функции ОС.

ППП общего назначения Ориентированы на широкий круг пользователей, позволяют автоматизировать наиболее часто используемые функции: обработку текстовой информации, электронных таблиц, СУБД, деловой графики и др. Примеры: текстовые процессоры MS Word, WordStar, WordPerfect, Sprint, ChiWriter, Лексикон; электронные таблицы MS Excel, Quattro Pro, SuperCalc, Multiplan, VP-Planner, СУБД MS Access, dBase, FoxBase, Paradox, Clipper, Reflex и др.

Специализированные ППП Имеют более узкое применение, используют особые методы представления и обработки информации, учитывающие специфику задачи: графические (Paintbrush, CorelDRАW, PhotoShop, MS Visio); математические (MathCAD, Mathematica, MathLab); прикладной математики (OptiNet, LP-16, DP-16, CP-16, FP-16);

статистические (Statistica,Gauss); экспертные системы (Expert Choice, MYCIN, PROSPECTOR); издательские системы (TeX, LaTex, PageMaker, Ventura Publisher); пакеты автоматизированного проектирования и изготовления чертежей (CAD-группа) и др.

Интегрированные пакеты объединяют основные функции нескольких пакетов общего назначения. полная информационная совместимость прикладных пакетов, входящих в состав интегрированных, единый информационный интерфейс. Типичный представитель: пакет MS Office, включающий текстовый процессор MS Word, табличный процессор MS Exсel, систему управления базами данных MS Access, пакет презентационной графики MS PowerPoint и т.д. Пакет ориентирован на офисные задачи и широко используется.