инфа. Существуют десятки
 Скачать 217.86 Kb.
|
|
одного символа требуется один байт информации. 1байт=8бит 1кб=1024байта 1мб=1024кб 1гб=1024мб 1тб=1024гб Учитывая, что каждый бит принимает значение 1 или 0, получаем, что с помощью 1 байта можно закодировать 256 различных символов. (28=256) Кодирование заключается в том, что каждому символу ставится в соответствие уникальный двоичный код от 00000000 до 11111111 (или десятичный код от 0 до 255). Важно, что присвоение символу конкретного кода – это вопрос соглашения, которое фиксируется кодовой таблицей. Таблица, в которой всем символам компьютерного алфавита поставлены в соответствие порядковые номера (коды), называется таблицей кодировки. Для разных типов ЭВМ используются различные кодировки. С распространением IBM PC международным стандартом стала таблица кодировки ASCII (American Standard Code for Information Interchange) – Американский стандартный код для информационного обмена. Стандартной в этой таблице является только первая половина, т.е. символы с номерами от 0 (00000000) до 127 (0111111). Сюда входят буква латинского алфавита, цифры, знаки препинания, скобки и некоторые другие символы. Остальные 128 кодов используются в разных вариантах. В русских кодировках размещаются символы русского алфавита. В настоящее время существует 5 разных кодовых таблиц для русских букв (КОИ8, СР1251, СР866, Mac, ISO). В настоящее время получил широкое распространение новый международный стандарт Unicode, который отводит на каждый символ два байта. С его помощью можно закодировать 65536 (216= 65536 ) различных символов. Электронно-вычислительные машины. Персональный компьютер, конфигурация. Основные характеристики устройств. Электронная вычислительная машина (ЭВМ) — универсальное устройство ввода, вывода, накопления, обработки и передачи информации для решения вычислительных и информационных задач. Термин «компьютер» употребляется в том же смысле, что и термин «ЭВМ». Компьютер содержит устройства обработки и периферийные устройства, взаимодействие и работа которых происходит под управлением программ. Компьютер — электронная машина, так как состоит из электронных схем, вычислительная машина — так как обрабатывает информацию в цифровой форме, выполняя вычисления, численные арифметические и логические операции без вмешательства человека. Цифровая форма представления любых данных обеспечивает компьютеру такое свойство, как универсальность, пригодность для решения разнообразных задач. Компьютер принимает информацию в форме цифровых данных и работает с ней на основе программы, то есть последовательности команд обработки данных. Программа может быть неизменной (встроенной в компьютер с помощью логической схемы) или заменяемой (установленной на компьютере, загружаемой). В современных компьютерах есть оба типа программ. Результат работы компьютера должен быть сохранен или передан устройству вывода информации. Сверхпроизводительные ЭВМ (суперкомпьютеры) используются для решения задач оборонного комплекса, ядерной физики, космических задач, фармакологии, сейсморазведки, метеорологии, биоинженерии. Отечественная уникальная многопроцессорная система МВС-1000 совершает более 2000 млрд операций в секунду. Большие ЭВМ используются в крупных корпорациях, банках. Мини-компьютер близок по производительности к большим ЭВМ, имеет многопроцессорную систему и может одновременно обслуживать от 4 до 200 пользователей. Рабочая станция — настольный компьютер профессионала для инженерного проектирования, издательского дела, разработки новых программ и других приложений, где требуются повышенные графические качества, производительность, надежность. Наиболее популярны персональные компьютеры, предназначенные для широкого круга потребителей—непрофессионалов в программировании. Персональный компьютер (ПК) — универсальная малогабаритная ЭВМ, предназначенная для индивидуального использования. Характерные признаки персонального компьютера: 1. Возможность персональной работы с компьютером неспециалиста в вычислительной технике, дружественное взаимодействие компьютера и программ с пользователем. 2. Универсальное, похожее функционирование различных моделей. 3. Прикладное программное обеспечение охватывает широкий круг профессиональных задач и различные программы для отдыха. 4. Телекоммуникационные средства обеспечивают подключение к компьютерным сетям. 5. Применение принципа открытой архитектуры и микропроцессоров. 6. Широкая сеть сбыта и обслуживания. 7. Работу компьютерной системы выполняет аппаратное и программное обеспечение. Аппаратное обеспечение (hardware, «железо») — электронные, электрические и механические устройства, входящие в состав системы или сети. Устройство — любое оборудование в корпусе компьютера или подключенное извне, в том числе по сети, которое может выполнять операции ввода и вывода данных, например жесткий диск, клавиатура, мышь, принтер. Устройства одинакового назначения могут иметь разную спецификацию (конструктивное решение, параметры, управление). Минимальный состав персонального компьютера в настольном варианте: системный блок, монитор, клавиатура и мышь. Системный блок содержит основные электронные схемы и устройства, которые позволяют компьютеру работать, управляют и вычисляют. В системном блоке находятся: материнская (системная) плата с процессором и оперативной памятью, устройства внешней памяти (накопитель на жестком диске, дисководы дискет и компакт-дисков) для ввода и долговременного хранения информации (чтения и записи), блок питания. Такие устройства, как жесткий диск или дисковод CD-ROM, размещены внутри компьютера, но считаются устройствами, поскольку устанавливаются отдельно и заменимы. Для их работы под управлением операционной системы необходима программа для устройства — драйвер. Клавиатура — стандартное устройство ввода информации, передающее в компьютер символы или команды. Монитор (или дисплей) — стандартное устройство вывода, отображения информации в форме знаков, графического и видеоизображения на электронном экране. Современные программные средства используют монитор как инструмент организации графического взаимодействия с пользователем, в частности для совместного ввода информации с помощью мыши и клавиатуры. Мышь — устройство позиционирования указателя на экране, позволяющее без использования клавиатуры выделять, перемещать, изменять объекты, отдавать команды. Периферийное устройство, периферия — часть аппаратного обеспечения, конструктивно отделенная от основного блока вычислительной системы. Периферийные устройства функционируют по командам центрального процессора. Периферийные устройства предназначены для внешней обработки данных, их подготовки, ввода, хранения, управления, защиты, вывода и передачи по каналам связи, но не являются существенно необходимыми. Периферийное устройство может быть физически внешним (принтер, сканер, внешний модем), иногда находится в системном блоке (дисковод CD или внутренний модем). Архитектура — структура компьютерной системы и взаимосвязей компонентов, аппаратных и (или) программных средств, описанная схематически или с подробным указанием параметров. Термин «архитектура» шире, чем структура, поскольку применяется к системе систем, структуре из структур, а также для сети компьютеров. Архитектура может носить характер рекомендации в отношении модели компьютера, отдельного устройства (архитектура процессора) или операционной системы. Каждая подсистема имеет свою архитектуру, так что термин «архитектура» зависит от контекста. Например, процессор сам является сложной системой, обладающей архитектурой. Устройства в составе компьютерной системы должны быть совместимы. Совместимость — способность различных объектов к взаимодействию. Источники и получатели информации, комплектующие устройства аппаратуры должны для выполнения операций обладать совместимостью. Совместимостью должны обладать видеомагнитофон и телевизор, элементы телефонной связи и радиосвязи. Качество противоположное совместимости — несовместимость, конфликты при обработке информации. В компьютерной системе обработка и обмен данными выполняются при условии совместимости устройств и программ разных производителей (передать на монитор, принтер; получить от клавиатуры, мыши, модема; работать с диском). Интерфейс (англ. interface — сопряжение) — в широком смысле определенная стандартами граница между взаимодействующими объектами. Интерфейс задает параметры, процедуры и характеристики взаимодействия объектов вычислительной системы, выполняющих разные функции. Электрические параметры устройств, команды программ должны быть согласованы, чтобы правильно обмениваться информацией, не конфликтовать, иногда для этого применяется промежуточное устройство или программа интерфейса. Аппаратный интерфейс — сопряжение, совместимость устройств компьютера с помощью адаптеров. Например, видеоадаптер (устройство управления монитором) преобразует цифровые данные в аналоговые сигналы — меняющееся напряжение, управляющее цветом точек экрана. Аппаратно-программный интерфейс — совместимость программ с устройствами компьютера с помощью операционной системы. Способствует взаимодействию с пользователем. Первый компьютер персонального применения Altair появился в 1975 г. в США, потом были популярны компьютеры Atari. Персональные компьютеры компании Apple появились в 1977 г. и быстро завоевали рынок. Когда в 1981 г. компания IBM приступила к разработке персональных компьютеров, было принято необычное решение, определившее дальнейшее бурное развитие компьютерной индустрии: «Даже такая большая компания, как IBM, не может создавать всю аппаратуру и программное обеспечение для успеха персонального компьютера». Стандарты и параметры спецификации, интерфейса устройств и программного обеспечения стали открыто публиковаться (не технология производства), компьютерная система стала «открытой». Открытая система — вычислительная среда из аппаратных и программных продуктов и технологий, разработанных в соответствии с общедоступными и общепринятыми (международными) стандартами. Обязательные свойства открытых систем: 1) переносимость — возможность переносить информацию и ПО между различными платформами; 2) совместимость компонентов (устройств) от различных производителей при конструировании, сборке и работе; 3) масштабируемость — сохранение инвестиций в информацию и ПО при переходе на более мощную аппаратуру; 4) доступность программного и аппаратного обеспечения для развития и перестройки структуры. Сейчас на рынке аппаратных средств и программного обеспечения персональных компьютеров совместимой архитектуры работает множество компаний, в том числе такие крупные, как Intel, Compaq, Dell, Packard Bell, Microsoft, IBM, а также мелкие разработчики. Различные производители выпускают устройства и программы, расширяющие возможности компьютеров, при этом они не должны отчислять лицензионные платежи. Компоненты просто должны соответствовать одобренным стандартам. То, что сейчас кажется естественным, когда- то не было столь очевидным. Производитель устройств с закрытой архитектурой не сообщает их параметры. Компьютеры Macintosh несовместимы со сторонними устройствами. Все узлы выпускает одна фирма Apple. Эти компьютеры заняли место в специфических нишах — образовании, полиграфии, компьютерной графике, мультимедиа и сфере развлечений. Системный блок содержит в своем корпусе материнскую плату (системную, или основную), платы расширения (схемы дополнительных устройств), различные накопители (жесткий диск, дисководы, приводы CD-ROM), источник питания. Системный блок имеет кнопки включения, перезагрузки и разъемы для подсоединения кабелей. Системная, или материнская, плата — основная электронная плата компьютера, на которой размещены: центральный процессор, оперативная память, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), схемы для взаимодействия с другими устройствами (контроллеры управления периферийными устройствами, такими, как монитор, клавиатура, дисководы), разъемы для подключения дополнительных плат. Элементами платы являются интегральные микросхемы (чипсеты), соединенные проводящими линиями (шиной) между собой и с портами (разъемами для подключения внешних устройств). Системную плату называют материнской (motherboard), потому что на ней заготовлены слоты — позолоченные щелевидные гнезда, в которые вставляются дополнительные платы — «дочерние», или платы расширения (расширение оперативной памяти, звуковая плата, видеокарта). Основные элементы материнской платы, которые определяют производительность компьютера, — это процессор и оперативная память. Процессор и его функции. Основные характеристики процессора. Центральный процессор — основное рабочее устройство в компьютере, которое выполняет заданные программами вычислительные и логические преобразования данных, координирует работу всех устройств компьютера. Выполняя операции «под руководством» программ, процессор размещает программы и данные в памяти, посылает сигналы управления, обменивается данными с другими внутренними и внешними устройствами компьютера. Процессор — небольшая по размеру интегральная микросхема (в несколько сантиметров), «кристалл» из слоев полупроводника, чрезвычайно плотно насыщенных электронными элементами (более 10 млн микротранзисторов и переключателей). Технологи постоянно работают над уменьшением размеров, увеличением плотности электронных элементов. Центральный процессор определяет поколение, производительность компьютера: от процессора во многом зависит быстродействие, количество операций в секунду. Процессоры отличаются и задачами, под которые оптимизирована схема. Основные характеристики центрального процессора: система команд; разрядность данных и адресов; значения тактовой частоты; размер кэш-памяти (внутренней памяти). Система команд — множество элементарных операций, которые умеет выполнять процессор. Процессоры с одинаковой системой команд позволяют создавать совместимые компьютеры, на которых программы будут выполняться одинаково. Разрядность данных определяет производительность процессора — чем она выше, тем больший объем информации обрабатывается за одну операцию. (Один разряд — это один бит информации). Разрядность адресов ячеек памяти определяет возможный объем памяти. Скорость выполнения команд в миллионах операций в секунду связана с тактовой частотой. Генератор тактовой частоты — электронное устройство на материнской плате, которое генерирует импульсные сигналы, определяющие согласованный темп и временные интервалы выполнения процессором арифметических и логических операций, работы других устройств, как по качанию метронома: «Пора вступать в игру. Пора закончить процедуру. Следует пропустить несколько тактов». В генераторе тактовой частоты применяется кристалл кварца (по типу применяемого в электронных часах), придающий работе генератора высокую стабильность. Частота тактовых импульсов генератора измеряется в мегагерцах, МГц (миллионах импульсов в секунду), и гигагерцах, ГГц (миллиардах импульсов в секунду). В 90-х гг. XX в. тактовая частота процессоров персональных компьютеров удваивалась каждые полтора-два года и в 2000 г. превысила 1 ГГц, сейчас рост замедляется, в основном из-за чрезмерного нагрева плотно расположенных транзисторов в кристалле. Время, затрачиваемое на одну операцию, например на передачу данных от одной части системы к другой, занимает несколько тактов машины и называется машинным циклом. Чем выше частота тактов, тем короче интервал времени и больше команд может выполнить процессор за секунду. Чем совершеннее процессор, тем меньше тактов требуется для выполнения одной операции. Рекомендуемая для конкретного процессора тактовая частота (время цикла выполнения операций) является важной характеристикой быстродействия, но не единственным показателем производительности компьютера. Хотя импульсы тактовой частоты задают процессору ритм вычисления, быстродействие не прямо пропорционально этой частоте. На быстродействие влияют тип процессора, виды обрабатываемых процессором команд, объем оперативной памяти, характеристики линии связи между устройствами — шины передачи данных. Более совершенные процессоры выполняют за машинный цикл не одну, а несколько команд. Важна разрядность микропроцессора — возможность обработки цифровых сообщений разной длины (по не превышающей разрядность). Компьютер с 32-разрядным процессором работает быстрее 16-разрядного. Поэтому нет простых соотношений между продолжительностью временного цикла, разрядностью шины и миллионами команд (инструкций), обрабатываемых в секунду. Если просто удвоить тактовую частоту генератора (выполнить «разгон» процессора), не меняя устройств компьютера, то скорость выполнения вычислений не обязательно удвоится, а «учащение сердцебиения» ведет к перегреву процессора, сбоям, неустойчивой работе. В процессоре есть центральная часть — ядро процессора, которая функционирует с частотой в несколько раз более высокой, чем часто- м работы остальных устройств. Встроенные кэши (внутренние блоки памяти) работают на частоте ядра процессора и выполняют более одной команды за один цикл связи с обычной оперативной памятью. Частота работы ядра процессора 2 ГГц соответствует двум миллиардам импульсов тактового генератора в секунду. Обмен процессора данными с оперативной памятью происходит по соединительным линиям (по шине) заметно реже, например с частотой 200 МГц. Современные 64-разрядные процессоры имеют суперскалярную архитектуру. Почти параллельно (суперскалярно) обрабатываются команды, не связанные друг с другом непосредственно. Внутренняя память компьютера. Состав, назначение и характеристики. Память — способность компьютера обеспечивать хранение данных в запоминающих устройствах. Функции памяти: прием информации от других устройств, запоминание, выдача информации другим устройствам компьютера. В основу памяти компьютеров положены следующие так называемые принципы фон Неймана. Компьютеры на электронных элементах должны работать в двоичной системе счисления. Программа должна размещаться в памяти. По форме представления команды и числа одинаковы. Память должна быть организована вариантно, так как сложно реализовать запоминающее устройство, обладающее одновременно и высоким быстродействием, и большой емкостью. В соответствии с четвертым принципом в компьютере несколько видов памяти и запоминающих устройств, отличающихся емкостью, временем хранения, методом и скоростью доступа к данным, избирательностью выдачи данных, надежностью работы. Для персонального компьютера самая быстрая — внутренняя память,(взаимодействующая с процессором) имеет несколько уровней: постоянную (только читаемую) память, в которой помещаются программы, необходимые для запуска компьютера; оперативную память для хранения обновляемых данных; кэш-память, увеличивающую производительность процессора. Оперативная память - энергозависимая память компьютера, хранящая данные временно (на время сеанса работы). Другое название - оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), микросхема. Отличается особо быстрым запуском чтения/записи данных. Характериски ОП: Энергозависимая; Емкость 532 Мб, 1 Гб, 2 Гб, 4 Гб и тд. Высокая скорость доступа ( определяется тактовой частотой памяти). При частоте - пропускная способность. 533 Мгц - 8533 Мб/с 1000 Мгц - 15000 Мб/с 32 Бт ОС Windows распознает только до 4 Гб общей памяти ОЗУ. 64 Бт ОС может обработать 8, 16 и 32 Гб памяти. Постоянная память или постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) - энергозависимая память, которая хранит: Программы тестирования подключенных устройств; Базовую систему ввода/выводы - BIOS; Программу установки конфигурации - даже после выключения компьютера. Данные ПЗУ: Занесены при изготовлении; Могут только читаться; Результаты своей работы компьютер здесь не сохраняет. Программа BIOS - используется для проверки оборудования при запуске, загрузки ОС или для установки новой. А также устанавливает поток данных между ОС и подсоединенными устройствами. Для материнских плат ATX может включать или выключать источник питания. В BIOS содержится также программа перестройки конфигурации компьютера - SETUP. КЭШ - промежуточная сверхоперативная память для обмена данными между двумя устройствами, которые работают с разной скоростью. С разной тактовой частотой. CMOS - память хранит дату и время, и данные об оборудовании компьютера. Эти данные CMOS передает по требованию в BIOS, после чего идет и загрузка компьютера. На материнской плате есть батарейка, благодаря которой в CMOS не теряются данные. Внешняя память компьютера. Типы и характеристики накопителей памяти. Облачные хранилища информации. Внешняя память — компьютерная память долговременного хранения программ и данных, недоступная процессору для непосредственного обращения. Процессор получает доступ к внешней памяти через оперативную память, команды ввода-вывода поручают оперативной памяти обменяться данными с внешней памятью. Устройства внешней памяти — это накопители данных на магнитных или оптических носителях. В системном блоке компьютера (но не на системной плате) располагаются накопитель на жестком магнитном диске (винчестер), накопитель для оптических носителей — дисковод компакт дисков CD, а также дисковод для гибких магнитных дисков — дискет. Стример (накопитель с магнитной лентой) выполняется как отдельное устройство. Дискета - отдельный сменный носитель на жестком диске объемом 1,44 Мбайт. Компакт диск (CD, DVD) - тонкий диск с информацией, которая считывается оптически лазерным лучом в смещенном дисководе компьютера. Флеш-накопитель - энергозависимое ПЗУ в виде платы (карты), которая содержит полупроводниковый запоминающий элемент, спецконтроллер и имеет интерфейс USB. Стример - внешнее устройство для резервного сохранения и сжатия информации с ПК на память, с магнитной лентой. Облачные хранилища информации - онлайн хранилища, в которых данные хранятся и обрабатываются в так называемом “облаке”. Внешние (периферийные) устройства компьютера. Назначение и характеристики. Клавиатура компьютера — устройство, содержащее комплект расположенных в определенном порядке клавиш для ввода в компьютер символов и команд. Расположение клавиш на клавиатуре соответствует принятым стандартам. Клавиши знаков печатают буквы латинского и русского алфавита, цифры, знаки препинания, специальные символы. Есть функциональные (вспомогательные) клавиши, клавиши перемещения курсора, удаления знаков и объектов. После нажатия клавиши клавиатура посылает код знака или действия. Стандартная клавиатура — 101-клавишная, в последнее время — 107- клавишная. Клавиши клавиатуры отличаются по назначению, а некоторые — по форме. Буквенно-цифровые клавиши используются для ввода букв, цифр, знаков препинания и символов — как на клавиатуре пишущей машинки. Распределение по клавишам букв алфавита и знаков препинания называется раскладкой клавиатуры, зависит от языка и учитывает частотность знака в языке. На клавише символ английской раскладки написан сверху, а русской раскладки — снизу. Клавиша, которая в английском режиме печатает символы ? и /, в русском режиме Windows обычно печатает точку, а вместе с клавишей Shift — запятую. В других операционных системах раскладка русских знаков препинания по клавишам может отличается от Windows. Если клавишу удерживать нажатой, то ее знак автоматически повторяется на экране. Клавиатуру можно настраивать: менять скорость повторения символа, когда клавишу удерживают в нажатом состоянии, менять время задержки до начала перехода в режим повторения кода (применяется для инвалидов, которые задерживают нажатую клавишу). Существует несколько групп специальных клавиш: для перемещения курсора, выполнения функциональных и управляющих действий, зависящих от операционной системы или выполняемой программы, модификации действий буквенных и цифровых клавиш. Эти клавиши не печатают символы. Функциональные клавиши — клавиши в верхнем ряду клавиатуры от |