Типы и назначение компьютеров

Существование различных типов компьютеров определяется различием задач, для решения которых они предназначены. С течением времени появляются новые типы задач, что приводит к появлению новых типов компьютеров. Поэтому приведенное ниже деление очень условно.

Различают:

- суперкомпьютеры;

- специализированные компьютеры-серверы;

- встроенные компьютеры-невидимки (микропроцессоры);

- персональные компьютеры (ПК).

Суперкомпьютеры - специальный тип компьютеров, создающихся для решения предельно сложных вычислительных задач (составления прогнозов, моделирования сложных явлений, обработки сверхбольших объемов информации).

Компьютер, работающий в локальной или глобальной сети, может специализироваться на оказании информационных услуг другим компьютерам, на обслуживании других компьютеров. Такой компьютер называется сервером от английского слова serve (в переводе - обслуживать, управлять). Например, в локальной сети один из компьютеров (имеющей скоростной жесткий диск большой ёмкости) может выполнять функции файлового сервера, а другой (к которому присоединен принтер) сервера печати.

Кроме привычных компьютеров с клавиатурами, мониторами, дисководами, сегодняшний мир вещей наполнен компьютерами-невидимками. Микропроцессор представляет собой компьютер в миниатюре. Массовое распространение микропроцессоры получили и в производстве, там, где управление может быть сведено к отдаче ограниченной последовательности команд. Микропроцессоры незаменимы в современной технике. Например, управление современным двигателем - обеспечение экономии расхода топлива, ограничение максимальной скорости движения, контроль исправности и т. д. - немыслимо без использования микропроцессоров. Еще одной перспективной сферой их использования является бытовая техника.

Персональный компьютер – это настольная и переносная ЭВМ, удовлетворяющая требованиям общедоступности и универсальности применения.

Возможности ПК определяются характеристиками его функциональных блоков. Архитектура компьютера обычно определяется совокупностью её свойств, существенных для пользователя.

Под архитектурой ЭВМ надо понимать ту совокупность характеристик, которая необходима пользователю. Это, прежде всего, основные устройства и блоки ЭВМ, а также структура связей между ними.

Общие принципы построения ЭВМ, которые относятся к архитектуре:

1. структура памяти ЭВМ;

2. способы доступа к памяти и внешним устройствам;

3. возможность изменения конфигурации;

4. система команд;

5. форматы данных;

6. организация интерфейса.

Структура компьютера – это некоторая модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в неё компонентов.

Конструктивно ПК выполнен в виде центрального системного блока, к которому через разъёмы подключаются внешние устройства: дополнительные устройства памяти, клавиатура, дисплей, принтер и др.

Системный блок - центральное устройство компьютера. Остальные устройства (их называют внешние или периферийные) присоединяются к нему через разъемы и порты.

Разъемы для присоединения внешних устройств к системному блоку находятся на заднем торце системного блока. Каждый из разъемов индивидуален по своей конфигурации - перепутать кабели от периферийных устройств при подключении невозможно.

Внутри системного блока объединяющим центром является материнская плата.

Материнская плата – это основная плата компьютера и предназначена для крепления всех его основных устройств.

На материнской плате размещаются:

- центральный процессор – основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций;

- микропроцессорный комплект (чипсет) – набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера; его параметры в наибольшей степени определяют свойства и функции материнской платы;

- оперативная память (оперативное запоминающее устройство – ОЗУ) – набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер работает.

Неотъемлемым компонентом любой ЭВМ является центральный процессор. Чаще всего это большая интегральная схема, представляющая собой кремниевый кристалл в пластмассовом, керамическом или металлокерамическом корпусе, на котором расположены выводы для приема и выдачи электрических сигналов. Степень интеграции интегральной схемы определяется размером кристалла и количеством размещенных в нем транзисторов.

Основные функции микропроцессора – выполнение вычислений, пересылка данных между внутренними регистрами, управление ходом вычислительного процесса. Микропроцессор непосредственно взаимодействует с оперативной памятью и контроллерами системной платы. Главными носителями информации внутри процессора служат регистры.

Для правильной работы с внешним устройством процессору необходим посредник – контроллер, который знает, как работать с данным устройствам.

Ряд контроллеров смонтирован сразу на материнской плате, например, котроллеры клавиатуры и дисков. Другие располагаются на специальных платах, называемых адаптерами. Адаптеры устанавливаются на материнскую плату.

Из рисунка видно, что для связи между отдельными функциональными узлами ЭВМ используется общая шина (часто ее называют магистралью).

Шина состоит из трех частей:

1. шина данных, по которой передается информация;

2. шина адреса, определяющая, куда передаются данные;

3. шина управления, регулирующая процесс обмена информацией.

Описанную схему легко пополнять новыми устройствами - это свойство называют открытостью архитектуры. Для пользователя это означает возможность свободно выбирать состав внешних устройств для своего компьютера.

При увеличении потоков информации между устройствами ЭВМ единственная магистраль перегружается, что существенно тормозит работу компьютера. Поэтому в состав ЭВМ могут вводиться одна или несколько дополнительных шин.

Устройства внешней памяти или, иначе, внешние запоминающие устройства весьма разнообразны. Их можно классифицировать по целому ряду признаков: по виду носителя, типу конструкции, по принципу записи и считывания информации, методу доступа и т.д.

Устройства вводаданных - это устройства, которые переводят информацию с языка человека на машинный язык.

К устройствам ввода относятся:

Клавиатура – клавишное устройство для ввода числовой и текстовой информации;

Координатные устройства ввода - манипуляторы для управления работой курсора (Мышь, Трекбол, Тачпад, Джойстик)

Сканер – устройство ввода и преобразования в цифровую форму изображений и текстов.

Принято выделять следующие типы сканеров:

а) планшетные – в которых сканируемый лист бумаги располагается на планшете, а его изображение считывается при помощи линейки специальных элементов, называемых приборами с зарядовой связью. Перемещение линейки относительно листа бумаги выполняется механическим протягиванием линейки при неподвижной установке листа или протягиванием листа при неподвижной установке линейки;

б) ручные – которые имеют тот же принцип действия, что и планшетные, однако протягивание линейки в данном случае выполняется вручную;

в) барабанные – в которых исходный материал закрепляется на цилиндрической поверхности барабана, вращающегося с высокой скоростью, и считывается с помощью фотоэлектронных умножителей;

г) сканеры форм – предназначены для ввода данных со стандартных форм, заполненных механически или вручную (налоговые декларации, результаты голосования и т.д.);

д) штрих-сканеры – это ручные сканеры, предназначенные для ввода штрих-кодов на товарах. Такие устройства применяют в торговле.

Устройства вывода данных

Устройства вывода - это устройства, которые переводят информацию с машинного языка в формы, доступные для человеческого восприятия.

К устройствам вывода относятся:

Монитор (дисплей) - универсальное устройство визуального отображения всех видов информации

Различают алфавитно-цифровые и графические мониторы, а также монохромные мониторы и мониторы цветного изображения - активно-матричные и пассивно-матричные жкм.

Разрешающая способность выражается количеством элементов изображения по горизонтали и вертикали. Элементами графического изображения считаются точки – пиксели (picture element). Элементами текстового режима также являются символы.

Существуют:

1) мониторы на базе электронно-лучевой трубки (CRT).

2) жидкокристаллические мониторы (LCD) на базе жидких кристаллов.

Принтер – устройство для вывода информации в виде печатных копий текста или графики. Принтеры различают следующих типов:

а) матричные принтеры – в которых данные выводятся на бумагу в виде оттиска, образующегося при ударе цилиндрических стержней («иголок») через красящую ленту;

б) лазерные принтеры – в которых специальный красящий состав (тонер) под воздействием лазерного луча сначала наносится на бумагу, а затем закрепляется на ней с помощью прогревания;

в) светодиодные принтеры – которые очень похожи на лазерные принтеры. Разница заключается в том, что вместо лазерного луча в них используется линейка светодиодов;

г) струйные принтеры – в которых изображение формируется из микрокапель красителя, выбрасываемых под давлением на бумагу.

Плоттер (графопостроитель) – устройство, которое чертит графики, рисунки и диаграммы под управлением компьютера. Изображение получается с помощью пера. Используется для получения сложных конструкторских чертежей, архитектурных планов, географических и метеорологических карт, деловых схем.

Акустические колонки и наушники – устройство для вывода звуковой информации

Вопросы для самоконтроля:

1.Какие основные блоки входят в состав ПК?

2.Назовите основные характеристики ПК и ориентировочные значения некоторых из них.

3.Что такое микропроцессор и что он выполняет?

4.Назначение и основные характеристики микропроцессорной памяти.

5.Назначение и основные характеристики оперативной, постоянной и внешней памяти.

6.Какие технические средства относятся к офисной технике?

 

Тема 1.2. Базовое программное обеспечение

Студент должен:

знать:

- назначение и состав базового программного обеспечения;

название, отличительные свойства современных операционных систем (ОС) и сред;

- сетевые ОС и их отличительные особенности.

Современные операционные системы: основные возможности и отличия. Влияния свойств ПК в предметной области применения АРМ специалиста на выбор ОС.

Методические указания:

В основу работы компьютеров положен программный принцип управления, состоящий в том, что компьютер выполняет действия по заранее заданной программе. Этот принцип обеспечивает универсальность использования компьютера: в определенный момент времени решается задача соответственно выбранной программе. После ее завершения в память загружается другая программа и т.д.

Программа – упорядоченная последовательность команд (инструкций) компьютера для решения задачи. Конечной целью любой компьютерной программы является управление аппаратными средствами.

Для нормального решения задач на компьютере нужно, чтобы программа была отлажена, не требовала доработок и имела соответствующую документацию. Поэтому, относительно работы на компьютере часто используют термин программное обеспечение (software), под которым понимают совокупность программ, процедур и правил, а также документации, касающихся функционирования системы обработки данных.

Программное обеспечение – совокупность программ обработки данных и необходимых для их эксплуатации документов.

Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и взаимодействии. Состав программного обеспечения вычислительной системы называется программной конфигурацией. Между программами существует взаимосвязь, то есть работа множества программ базируется на программах низшего уровня.

Междупрограммный интерфейс - это распределение программного обеспечения на несколько связанных между собою уровней. Уровни программного обеспечения представляют собой пирамиду, где каждый высший уровень базируется на программном обеспечении предшествующих уровней.

Схематично структура программного обеспечения можно представить:

 

Прикладной уровень

Служебный уровень

Базовый уровень

Базовое программное обеспечение – минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера.

В базовое программное обеспечение входят:

- операционная система;

- операционные оболочки;

- сетевая операционная система.

Операционная система предназначена для управления выполнением пользовательских программ, планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ.

Функции операционной системы:

- осуществляет управление выполняемыми программами;

- управляет всеми техническими и программными ресурсами компьютера – (различные технические: принтеры, сканеры – дополнительные устройства, программные ресурсы - пакеты программ, заставляет работать технические ресурсы.);

- организация обмена информации между процессом и внешними устройствами;

- выполнение работ по хранению информации во внешней памяти, обслуживание дисков.

Состав операционной системы:

1. Подсистема, обеспечивающая взаимодействие процессора и внешних устройств;

2. Загрузчик программ, осуществляет тестирование устройств компьютера после его включения и загружает в оперативную память основные файлы операционной системы;

3. Подсистема, обеспечивающая диалог с человеком, (оконная система и интерпретатор команд);

4. Файловая система, которая обеспечивает всю работу по ведению файловой структуры.

Операционные оболочки – специальные программы, предназначенные для облегчения общения пользователя с командами операционной системы. Операционные оболочки имеют текстовый и графический варианты интерфейса конечного пользователя. Наиболее популярны следующие виды оболочек операционных систем: NortonCommander; NortonNavigator; Windows 3.1 и др.

Сетевые операционные системы – комплекс программ, обеспечивающий обработку, передачу и хранение данных в сети.

Вопросы для самоконтроля:

1.Что такое программа, программное обеспечение?

2.Как можно классифицировать программное обеспечение?

3.Что входит в базовое программное обеспечение?

4.Какие системы входят в состав базового программного обеспечения?

 

Тема 1.3. Программное обеспечение прикладного характера

Студент должен:

знать:

- назначение программного обеспечения прикладного характера;

- многообразие задач, для решения которых создаются пакеты прикладных программ;

- название наиболее популярных пакетов прикладных программ по профилю специальности и их основные характеристики.

уметь:

- устанавливать на ПК MSOffice;

- устанавливать на ПК пакеты прикладных программ по профилю специальности.

Пакеты прикладных программ для решения профессиональных задач. Установка, конфигурирование и модернизация прикладного программного обеспечения.

 

Методические указания:

Расширением базового программного обеспечения компьютера является набор сервисных, дополнительно устанавливаемых программ, которые можно классифицировать по функциональному признаку следующим образом:

- программы диагностики работоспособности компьютера;

- антивирусные программы;

- программы обслуживания дисков;

- программы архивирования данных;

- программы обслуживания сети.

Эти программы часто называют утилитами.

Широкое применение средств компьютерной техники, создание автоматизированных информационных систем вызвало создание большого числа пакетов прикладных программ (ППП).

Пакеты прикладных программ (ППП) служат программным инструмента­рием решения функциональных задач и являются самым многочисленным классом про­граммных продуктов. В данный класс входят программные продукты, выполняющие обработку информации различных предметных областей.

Установка программных продуктов на компьютер выполняется квалифицированными пользователями, а непосредственную их эксплуатацию осуществляют, как правило, конеч­ные пользователи — потребители информации, во многих случаях, деятельность которых весьма далека от компьютерной области. Данный класс программных продуктов может быть весьма специфичным для отдельных предметных областей.

Пакет прикладных программ (application program package) — комплекс взаимосвязанных программ для решения задач определенного класса конкретной предметной области.