КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ
высшего профессионального образования «Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»
УТВЕРЖДАЮ:
Зам. директора по УВР
_______Логвинов А.В.
«____»__________2013г.
Конспект лекций
по дисциплине
«Технические средства информатизации»
для специальности:
230401 – «Информационные системы»
230115 -«Программирование в компьютерных системах»
Составлен преподавателем Сорокиной Н.Л.
Рассмотрен на заседании П(Ц)К
«Информационные системы и технологии»
Протокол № от _________2013г.
Председатель П(Ц)К________Шомас Е.А.
Самара,
2013г
Раздел 1. Общая характеристика и классификация технических средств информатизации.
Тема 1.1Общие сведения о ТСИ
Введение
Информатизация – это система взаимосвязанных процессов:
Информационного, обеспечивающего представление всей социально значимой информации в форме, доступной для хранения, обработки и передачи электронными средствами;
Познавательного, направленного на формирование и сохранение целостности информационной модели мира, позволяющей обществу осуществлять регулирование своего развития на всех уровнях – от индивидуальной деятельности до функционирования общечеловеческих институтов;
Материального, формирующего глобальную инфраструктуру электронных средств хранения, обработки и передачи информации.
Информатизация современного общества влечет за собой:
Увеличение числа работников, занятых в информационной сфере, а также появление новых профессий, связанных с переработкой информации;
Интеллектуализацию многих видов труда и повышение требований к общеобразовательной и профессиональной подготовке специалистов на основе информационных технологий;
Создание новых наукоемких технологий для производства технических средств информатизации;
Другие последствия.
Сбор информации состоит из процессов поиска и отбора информации.
Сбор информации всегда осуществляется с определенной целью, которая во многом определяет выбор методов поиска и критерии отбора найденной информации.
Методы поиска информации:
Непосредственное наблюдение;
Общение со специалистами по интересующему вас вопросу;
Чтение соответствующей литературы;
Просмотр видео-, телепрограмм;
Прослушивание радиопередач и аудиокассет;
работа в библиотеках, архивах;
Запрос к информационным системам, базам и банкам компьютерных данных;
Другие методы;
Поиск информации всегда сопровождается её отбором.
Отбор информации предполагает оценку найденной информации по степени полезности, актуальности, достоверности и выбор информации, полезной для решения поставленной задачи.
Общие сведения о ТСИ
ТСИ представляют собой совокупность компьютерной техники и её периферийных устройств, обеспечивающих сбор, хранение, переработку информации и коммутационной техники (телефон, радио, спутниковая связь), осуществляющей дистанционную передачу информации.
Информатизация-система взаимосвязанных процессов:
Информационного, который обеспечивает представление всей социально значимой информации в форме, доступной для хранения.
Познавательного, направленного на формирование и хранение целостной информационной модели мира.
Материального, формирующего глобальную инфраструктуру электронных средств хранения и передачи информации.
Информационные технологии базируются на следующих технических достижениях:
Новые средства накопления информации на машиночитаемых носителях (магнитные ленты, кинофильмы, магнитные и лазерные диски и т.п.);
Системы дистанционной передачи информации;
Автоматизированная обработка информации с помощью компьютера по заданным алгоритмам.
Естественно, что информационные технологии строятся на сочетании аппаратных средств, программных средств и творческой мысли создателей как этих средств, так и компьютерных технологий.
Специалисты называют аппаратные средства компьютерной техники Hardware, а программное обеспечение – Software. Приоритетность роли программных или аппаратных средств в информационных технологиях не подлежит обсуждению, поскольку без программного обеспечения любой самый совершенный компьютер представляет собой набор электронных плат.
Единицы измерения информации
Процесс познания окружающего мира приводит к накоплению информации в форме знаний (фактов, научных теорий и т. д.). Получение новой информации приводит к расширению знаний или, как иногда говорят, к уменьшению неопределенности знания. Если некоторое сообщение приводит к уменьшению неопределенности нашего знания, то можно говорить, что такое сообщение содержит информацию.
Количество информации можно рассматривать как меру уменьшения неопределенности знания при получении информационных сообщений.
За единицу количества информации принято такое её количество, которое имеет место при уменьшении неопределенности в 2 раза - бит. В компьютере информация представлена в двоичном коде на машинном языке(0;1).При записи одного двоичного разряда реализуется выбор одного из двух двоичных состояний (т.е. неопределенность уменьшается в 2 раза). Отсюда следует, что один двоичный разряд несет количество информации равное 1 биту. Число различных чисел N, которое можно записать с помощью i двоичных разрядов находят по формуле:
В международной системе единиц используются коэффициенты 10^n и n=3, 6, 9.
1 байт=8бит 10
1Кбайт (Кб)=1024 байт= 2 байт 1 тысяча байт
1Мбайт (Мб)=1024 Кбайт
1Гбайт (Гб)=1024 Мбайт
Способы представления информации для ввода в ЭВМ
При двоичном кодировании текстовой информации каждому символу соответствует своя уникальная последовательность из восьми нулей и единиц, свой уникальный код от 00000000 до 11111111( десятичный код от 0 до 255).
Первые 33 кода (с 0 по 32) соответствуют не символам, а операциям (перевод строки, ввод пробела и т.д.)
Коды с 33 по 127 являются интернациональными и соответствуют символам латинского алфавита, цифрам, знакам арифметических операций, знакам препинания.
Коды с 128 по 255 являются национальными, т.е. в национальных кодировках одному и тому же коду соответствуют разные символы.
Система счисления- это способ записи чисел с помощью заданного набора специальных знаков (цифр).
Запись числа в некоторой системе счисления называется кодом числа.
Таблица№1.
Двоичное кодирование графической информации представляет собой достаточной сложный процесс, цветные изображения могут иметь различную глубину цвета, определяемую числом бит на точку: 4, 8, 16, 24.
Графический режим вывода изображения на экран определяется разрешающей способностью и глубиной цвета. Полная информация обо всех точках изображения, хранящихся в видео-памяти называется битовой картой изображения.
Каждый цвет можно рассматривать как возможное состояние точки, и тогда по формуле N=2^i может быть вычислено количество цветов, отображаемых на экране монитора.
Для формирования на экране монитора графического изображения любого типа в видеопамяти ПК должна храниться информация о каждой точке ,глубине ее цвета. Необходимый для этого объем видеопамяти рассчитывается следующим образом:
Объем видеопамяти = число точек * глубину цвета
Например, для графического режима 800* 600 точек и глубине цвета 16 бит на точку требуемый объем видеопамяти = 960000 байт = 937, 5 Кбайт.
Классификация технических средств информатизации.
Устройства отображения информации служат для обработки видео информации и её проектирования для визуального восприятия.
Звуковые и акустические системы обеспечивают обработку и воспроизведение аудиоинформации.
Устройства ввода - представляют собой совокупность устройств управления и ввода данных.
Плоттер - предназначен для вывода графической информации в виде чертежей и изображений.
Средства телекоммуникаций предназначены для дистанционной передачи информации.
Средства для работы с информацией на твердых носителях - многочисленные устройства копировальной техники.
Дигитайзеры - кодирующее устройство, обеспечивающее ввод двух/трех мерного изображения в ПК в виде растровых таблиц.
Контрольные вопросы:
1. Информатизация- это?
2. Перечислите методы сбора информации.
Тема 1.2 Этапы истории вычислительной техники. Классификация ЭВМ.
История
1642- Блез Паскаль создал механический арифмометр-первую суммирующую машину(Паскалина).
1943-Первая вычислительная машина, названная Mark1
1946- Джон Преспер Экерт и Джон Уильям Мочли готовились впервые представить миру электронный вычислитель. Их ENIAC Electronic Numerical Integrator and Computer мог решать за одну секунду 5000 задач на сложение, гораздо больше, чем любое известное тогда устройство.Вес машины составлял 30 тонн, она требовала для размещения 170 квадратных метров площади. ENIAC содержал 18000 электронных ламп вместо тысяч механических деталей.
1949-В Кембридже создали первую машину с хранимой программой, которая получила название EDSAC.
1949- Изобретение транзисторов позволили заменить в компьютере электрические лампы.
1959- Р.Нойс ( основатель фирмы Intel)предложил создать на одной пластине транзисторы и соединения между ними- интегральные схемы(чипы). Первый компьютер на интегральных схемах выпустила в 1968 году фирма Burrouqhs. Первый процессор был способен обрабатывать только 4 бита информации.
1973- выпущен 8-битовый микропроцессор(Intel 8008)
1975- Первое коммерческое распространение компьютера «Альтаир-8800» на основе микропроцессора Intel 8800 с оперативной памятью 256 байт.
1981- фирма IBM выпустила свой первый микрокомпьютер IBM PC с открытой архитектурой, основанной на 16-ти разрядном микропроцессоре 8088 фирмы Intel. Этот компьютер был оборудован монохромным текстовым дисплеем, двумя дисководами для 5-дюймовых дискет на 160Кбайт, оперативной памятью 64Кбайта.
Классификация ЭВМ.
1) По принципу действия вычислительная техника (ВТ) делится на 3 класса:
Аналоговые - работают с информацией, представленной в непрерывной форме.
Цифровые - работают с информацией, представленной в дискретной форме.
Гибридные - работают с информацией, представленной как в цифровой форме, так и в дискретной
2)По этапам создания делятся на поколения, согласно истории.
I поколение ЭВМ (середина 40-х, начало 50-х годов) – в качестве элементной базы использовались электровакуумные лампы и реле.
II поколение ЭВМ (Середина 50-х, начало 60-х годов), элементная база – дискретные полупроводниковые приборы. Снизились габариты и стоимость ЭВМ. Были созданы первые операционные системы и языки программирования, расширилась область применения.
III поколение ЭВМ (середина 60-х годов), элементная база – микросхемы малой и средней степени интеграции.
IV поколение ЭВМ (70-е годы), элементная база – микросхемы с большой степени интеграции.
В настоящее время ведется разработка ЭВМ V поколения, характерными особенностями которых будут способность к самообучению и наличию речевого ввода и вывода информации.
3)По назначению:
Универсальные - предназначенные для решения различных инженерно технических задач.
Проблемно ориентированные - служат для решения задач, связанных с управлением, регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных.
Специализированные - для решения узкого круга задач.
4) По размерам и функциональным возможностям:
Параметр
|
СуперЭВМ
|
Большие ЭВМ
|
Малые ЭВМ
|
Микро ЭВМ
|
Производительность mips
|
1000-100000
|
10-1000
|
1-100
|
1-100
|
Емкость ОП, Мбайт
|
2000-10000
|
64-100000
|
4-512
|
4-256
|
Емкость ВЗУ, Гбайт
|
500-5000
|
50-1000
|
2-100
|
0,5-10
|
Разрядность, бит
|
64-120
|
32-64
|
16-64
|
16-64
|
Контрольные вопросы:
1. В каком году был выпущен первый микрокомпьютер с открытой архитектурой?
2. По назначению ЭВМ делятся на…?
Раздел 2. Персональные компьютеры. Процессоры. Оперативная память.
Тема 2.1Общее устройство ПК.
ПК - универсальная техническая система. Существует понятие базовой комплектации (конфигурации). В настоящее время в базовой конфигурации рассматриваются 4 устройства - системный блок, монитор, клавиатура, мышь.
Достоинство ПК
1.Малая стоимость, находящаяся в пределах доступности для индивидуального покупателя.
2.Автономность эксплуатации.
3. «Дружественность» ОС, которая позволяет работать без подготовки.
4. Высокая надежность.
Системный блок.
Корпуса системных блоков.
В корпусе системного блока непереносного компьютера располагаются материнская плата со слотами расширения, с приводами накопителей и блок питания. Именно от типа корпуса зависят размеры и размещение используемой системной платы, минимальная мощность блока питания и максимальное количество установленных приводов накопителей.
Монтажные установки места (отсеки) для накопителей могут быть двух видов (с внешним или внутренним доступом).
Доступ к накопителям, смонтированный в установке места последнего типа может осуществляться только при открытой крышке корпуса системного блока. Корпуса различных фирм могут отличаться дизайном и габаритами.
Блоки (источники) питания. Блок питания смонтирован вместе с корпусом системного блока. Мощность блока питания должна полностью и даже с некоторым запасом обеспечивать энергопотребление всех подключенных к нему устройств. Чем больше устройств может быть установлено в системный блок, тем большую мощность должен иметь блок питания. В среднем мощность блоков питания от150 до 330 Вт. На корпусе типового блока, как правило, расположены один или два охлаждающих вентилятора, сетевой выключатель (соединитель для него), переключатель напряжения в сети, общий сетевой разъем для монитора, кабели питания с разъемами для системной платы и накопителей. Для подключения к системной плате обычно используется два 6-контактных разъема, для питания накопителей-4 –контактные разъемы.
Кабели и разъёмы.
С помощью кабелей все устройства присоединяются к системному блоку, а сам системный блок к розетке электропитания. Все провода могут быть заключены в металлическую оболочку, а кабель покрыт пластиковой защитной оболочкой. Любой кабель включает в себя соединители (разъемы), находящиеся на концах кабеля и изолированных друг от друга проводники, тем
Или иным образом соединяющие эти разъемы.
Системная плата.
Системную плату также называют главной или материнской платой. Это основная монтажная схема, внутри ПК, на которой находится процессор, память, слоты расширения и которая присоединяется к части ПК
Развитие системных плат.
Первоначально ПК имели минимум устройств, интегрированных в системную плату. Через какое- то время в системную плату было интегрировано большее количество устройств, однако многие из них обычно остаются съемными. Для высокоинтегрированных системных плат часто требуется нестандартный корпус, и для замены отдельного дефектного компонента может оказаться необходимой покупка новой системной платы.
Основные изменения в форм-факторах системной платы за эти годы рассмотрим ниже.
Две типичные платы.
Baby AT, где используется разъем Socket 7 для подключения процессора 1995г.
Проект ATX с разъемом Slot 1 для присоединения процессора Pentium 2, типичный для системных плат на рынке в конце 1998г.
BIOS
BIOS (basic input/output system) - базовая система ввода-вывода - это встроенное в компьютер программное обеспечение, которое ему доступно без обращения к диску. На PC BIOS содержит код, необходимый для управления клавиатурой, видеокартой, дисками, портами и другими устройствами. Обычно BIOS размещается в микросхеме ПЗУ (ROM), размещенной на материнской плате компьютера (поэтому этот чип часто называют ROM BIOS). Эта технология позволяет BIOS всегда быть доступным, несмотря на повреждения, например, дисковой системы. Это также позволяет компьютеру самостоятельно загружаться. Поскольку доступ к RAM (оперативной памяти) осуществляется значительно быстрее, чем к ROM, многие производители компьютеров создают системы таким образом, чтобы при включении компьютера выполнялось копирование BIOS из ROM в оперативную память.
Процессор. Основные характеристики.
Микросхема, реализующая функции центрального процессора называется микропроцессором. Обязательными компонентами являются:
-арифметико-логическое устройство
-блок управления
АЛУ отвечает за выполнение арифметических и логических операций.
Устройство управления координирует работу всех компонентов и выполнение процессов, происходящих в ПК. Физически он представляет собой микросхему, которая расположена в системном блоке и к ней подключены все основные устройства.
Тактовая частота, чем она выше, тем меньше длительность выполнения одной операции и тем выше производительность ПК.
Такт-промежуток времени, в течение которого может быть выполнена элементарная операция.
Довольно долгое время основной характеристикой, указывающей на производительность процессора, была его частота, в настоящее время тактовая частота уже перестала быть мерилом производительности. Другой характеристикой процессора является разрядность. Производительность процессора тем выше, чем больше разрядность. Используется 16-ти,32-ух,64-ех разрядные процессоры. Часто уточняют разрядность процессора и пишут16/20 (16-ти разрядная шина данных; 20-ти разрядная шина адреса). Разрядность адресной шины определяет адресное пространство, т.е. максимальный объем оперативной памяти, который может быть установлен на ПК.
В начале 90-го года фирма Intel предложила шину для взаимодействия периферийных устройств. Шина от англ. «однонаправленный универсальный коммутатор». Шина ПК работает с тактовой частотой 33 МГц при 32-ух битном канале. При изменении стандарта увеличили частоту с 33 до 66 МГц и удвоили разрядность до 64 бит.
Тип процессора
|
Частота
(1млн.тактов/с)
|
Разрядность шины данных
|
Разрядность шины адреса
|
Адресное пространство
|
8086
|
4-12
|
16
|
20
|
1Мб
|
80286
|
8-20
|
16
|
24
|
16 Мб
|
80386
|
25-40
|
32
|
32
|
4 Гб
|
80486
|
33-100
|
32
|
32
|
4Гб
|
Pentium Ι
|
75-200
|
64
|
32
|
4Гб
|
Pentium ΙΙ
|
200-300
|
64
|
32
|
4Гб
|
Pentium ΙΙΙ
|
500-1000
|
64
|
32
|
4Гб
|
Pentium ΙV
|
1300-1500
|
64
|
32
|
4Гб
|
Вся совокупность программ, хранящихся на всех устройствах долговременной памяти составляет программное обеспечение ПК.
Типы ПО:
Системное- организует процесс обработки данных.
Прикладное – решение определенного класса задач пользователя. Существуют пакеты прикладных программ и библиотеки стандартных программ.
Системы программирования(инструментальное)- позволяют разрабатывать новые программы на языках программирования.
Контрольные вопросы:
1. Что такое BIOS?
2. Перечислите достоинства ПК.
|
Скачать 372.5 Kb.