информатика. Вопрос Понятие, структура и задачи информатики
 Скачать 6.17 Mb.
|
Тема 3. Технические средства (hardware)Вопрос 1. Определение, назначение, структура.Электронно-вычислительная машина или компьютер (англ. computer – вычислитель) – это программируемое электронное устройство, предназначенное для обработки информации, то есть способное обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи: ввод исходных данных и вывод результатов, построение изображений, диаграмм и графиков, синтезировать звук и т.д. Классическая структура компьютера, используемая до наших дней, была разработана в 1946 году американским ученым Джоном фон Нейманом. Эта структура получила имя своего создателя. Схема компьютера по фон Нейману представлена на рис. 3.  Рис. 3. Схема компьютера по фон Нейману В состав ЭВМ входят 5 основных устройств: 1. Устройство ввода служит для ввода исходной информации. 2. Устройство вывода служит для вывода результатов вычислений из памяти. 3. Арифметико-логическое устройство (АЛУ) служит для выполнения арифметических и логических операций над числами. 4. Запоминающее устройство (ЗУ) служит для приема, хранения и выдачи чисел. 5. Устройство управления (УУ) служит для управления работой всего компьютера в процессе вычислений. Основной принцип работы ЭВМ был предложен также Джоном фон Нейманом и получил название принципа программного управления. Этот принцип гласит, что переработка машиной исходных данных в конечный результат производится в соответствии с заранее составленной и введенной в машину программой – заранее заданной, четко определенной последовательности арифметических, логических и других операций. Джон фон Нейман также сформулировал основную концепцию логической организации ЭВМ (хранения команд компьютера в его собственной внутренней памяти), что послужило огромным толчком к развитию электронно-вычислительной техники. Работы по созданию ЭВМ проводились и в Советском Союзе. Так в декабре 1948 г. советские ученые И. С. Брук и Б. И. Рамеев получили первое в СССР авторское свидетельство на изобретение цифровой ЭВМ. К настоящему времени разработано большое количество типов компьютеров – от миниатюрных вычислительных устройств, применяемых в самых различных областях техники, до суперкомпьютеров, производящих с высочайшей скоростью обработку больших объемов информации, например, расчеты траектории баллистических ракет, моделирование процессов ядерных реакций или обработку данных большого адронного коллайдера (БАК – ускоритель заряженных частиц, построенный в Европейском Центре ядерных исследований, является самой крупной экспериментальной установкой в мире). Компьютеры различаются по назначению, мощности, размерам, элементной базе и т.д. Наиболее распространенным типом ЭВМ в настоящее время является персональный компьютер (англ. personal computer), предназначенный для использования одним пользователем (персоной) в текущий момент времени. Конечно, в разное время такой компьютер могут использовать различные персоны. К персональным компьютерам относятся также и все виды портативных компьютеров – ноутбуки, планшеты и пр. Вопрос 2. Состав персонального компьютера.Персональный компьютер (ПК) – универсальная техническая система. При необходимости его конфигурацию (состав оборудования) можно изменять для соответствия большинству решаемых задач. Начиная с 1999 г. в области персональных компьютеров действует международный сертификационный стандарт. Он регламентирует принципы классификации персональных компьютеров и оговаривает минимальные и рекомендуемые требования к каждой из категорий. Этот стандарт устанавливает следующие категории персональных компьютеров: Consumer PC (массовый ПК); Office PC (деловой ПК); Mobile PC (портативный ПК); Workstation PC (рабочая станция); Entertainmemt PC (развлекательный ПК). Типовая (минимально необходимая) конфигурация персонального компьютера в настоящее время содержит следующие типовые устройства: системный блок; монитор; клавиатура; манипулятор типа «мышь». Системный блок содержит в себе средства ввода/вывода информации (частично), обработки информации (процессор), хранения информации (жесткие диски, оперативная память) (рис. 4).  Рис. 4. Системный блок персонального компьютера В системном блоке находится системная (материнская) плата, на которой располагаются процессор, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и устройства оперативной памяти (рис. 5).  Рис. 5. Системная (материнская) плата с процессором (в центре). Постоянное запоминающее устройство – это энергонезависимая память, используется для хранения массива неизменяемых данных. Постоянное запоминающее устройство служит для хранения программ начальной загрузки компьютера и тестирования его узлов. Оперативная память в компьютере размещается на стандартных платах, называемых модулями. Модули оперативной памяти вставляют в соответствующие разъемы на материнской плате. Оперативная память компьютера хранит помещенные в неё данные только в течение одного сеанса работы компьютера. При выключении компьютера она очищается. Центральный процессор (CPU, от англ. Central Processing Unit) – это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера. Современные процессоры выполняются в виде микропроцессоров. Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему – тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора. Кристалл-пластинка обычно помещается в пластмассовый или керамический плоский корпус и соединяется золотыми проводками с металлическими штырьками, чтобы его можно было присоединить к системной плате компьютера. Микропроцессор выполняет следующие основные функции: чтение данных и команд из основной памяти и внешних устройств; прием и обработку запросов и команд на обслуживание внешних устройств; обработку данных и их запись в основную память и внешние устройства; выработку управляющих сигналов для всех прочих узлов и блоков компьютера. Т  акже к материнской плате подключается видеокарта, обеспечивающая вывод графической информации на монитор. При использовании звукового оборудования (колонки, наушники) необходимо наличие звуковой карты, а для работы компьютера в локальной сети – также и сетевая карта.В системном блоке располагается главное запоминающее устройство – жесткий диск («винчестер»). На нем хранятся все необходимые для работы программы, а также сохраняемые в процессе работы программ данные (рис. 6). Рис. 6. Жесткий диск (HDD) Для обеспечения работы компьютера от электрической сети в системном блоке располагается блок питания. Кроме того, для подключения внешних запоминающих устройств, системный блок содержит дисководы, к которым подключаются СD и DVD диски, флэшки и другие накопители. Все функциональные блоки здесь связаны между собой общей шиной, называемой 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. Монитор персонального компьютера является главным устройством вывода как входных данных, так и результатов их обработки. Существуют два основных типа мониторов – электронно-лучевой и жидкокристаллический (ЖК-монитор). В настоящее время в основном, используются ЖК-мониторы (рис. 7).  Рис. 7. Электронно-лучевой (слева) и ЖК мониторы Главными характеристиками мониторов являются размер диагонали (обычно в дюймах) и разрешение, то есть количество различимых точек на единицу длины. В последнее время набирают популярность сенсорные экраны, в которых общение с компьютером осуществляется путем прикосновения пальцем к определенному месту чувствительного экрана. Так выбирается необходимый режим из меню, показанного на экране монитора, то есть выведенного на экран списка различных вариантов работы компьютера, по которому можно сделать конкретный выбор. Сенсорными экранами оборудуют рабочие места операторов и диспетчеров, их используют в информационно-справочных системах и т.д. Клавиатура ПК – это основное устройство ввода текстовой и управляющей информации. Она содержит, как правило, порядка 120 клавиш, пространственно разделённых на группы по своему назначению (подробнее о работе с клавиатурой ПК см. вопрос 2.) Манипулятор типа «мышь» является средством указания. С его помощью можно выделять (одним щелчком) элементы текста, значки и ярлыки файлов, папок и программ, а также открывать файлы и папки, запускать программы (двойным щелчком). Кроме того, при нажатой левой кнопке мыши можно выделять целые области на экране (как в тексте, так и в таблицах, а также на графических изображениях). Щелчок правой кнопкой мыши выводит на экран так называемые контекстные меню, причем в зависимости от места щелчка (от контекста) появляются различные по содержанию контекстные меню (см. вопрос 2). В настоящее время применяют шариковые (на колесике), оптические (лазерные) и беспроводные лазерные мыши. Для полноценного использования возможностей персонального компьютера есть дополнительные внешние (периферийные) устройства: принтеры, сканеры, звуковые колонки, микрофоны, web-камеры, видеопроекторы. А также устройства, обеспечивающие работу компьютера в локальной или глобальной (Интернет) сети (концентраторы, модемы, роутеры). |