Программа курса «Компьютерные технологии»
Введение. Общие сведения
История, современное состояние и перспективы развития информационно-вычислительной техники и компьютерных технологий. Области применения компьютеров. Поколения ЭВМ. Элементная база поколений ЭВМ. Классы компьютеров. Большие ЭВМ и персональные компьютеры (ПК). Микропроцессорные системы и микроконтроллеры (МК). ПЛИС (программируемые логические интегральные схемы). Нейрокомпьютеры. Их отличие от традиционных компьютеров и области применения. Промышленные встраиваемые компьютерные системы (ВКС), их особенности и назначение.
Классы ПК: экономический, корпоративный, компьютер-сервер. Различное конструктивное исполнение ПК: напольные, настольные, переносные (ноутбуки, нетбуки), блокнотные (iPad), карманные ПК. Коммуникаторы и смартфоны.
Аппаратное обеспечение компьютерных технологий
Поколения ПК. Закон Мура. Устройство и составные блоки ПК. Архитектура ПК. Магистрально-модульный принцип архитектуры ПК. Преимущества магистрально-модульной архитектуры. МП, ОЗУ, ПЗУ, адаптеры (контроллеры) внешних (периферийных) устройств. Перечень адаптеров ПК.
Конструкция системного блока. Типы корпусов. Форм-факторы материнской платы AT, ATX, mATX. Решение проблемы охлаждения корпуса и узлов ПК. Материнская плата, или системная плата (Mather Board). Внешние (коммуникационные) порты ПК. Понятие параллельного и последовательного интерфейса. Стандартные порты LPT, COM, USB. Дополнительные порты: ИК-порт (IrDa), Wi-Fi, Bluetooth, сетевой разъем RJ-45. Сравнение портов COM и USB. Особенности USB порта. Развитие интерфейса USB: USB1, USB2, USB3.
Технические характеристики основных узлов ПК. Процессор (микропроцессор). Характеристики микропроцессоров (МП). Тактовая частота и разрядность МП. Прогресс производства МП за последние два десятилетия. Технологические достижения изготовления современных СБИС (плотность элементов на кристалле). Совершенствование структуры МП – математический сопроцессор, конвейерная организация работы, кэш-память. Рост мощности МП и смена поколений ПК на примере эволюции компьютеров фирмы IBM с процессорами фирмы Intel: PC XT, AT, 80286, 80386, 80486, 80586, Pentium, Pentium-II, Celeron, Pentium-III, Pentium-IY, Intel Core.
Новое поколение многоядерных процессоров. Модельный ряд процессоров Intel Core и их характеристики. Процессоры Atom, их основные характеристики и назначение. Другие ведущие фирмы производители МП: AMD, а также Motorola (компьютеры Apple с операционной системой Macintosh).
Оперативная память (RAM-память, или ОЗУ). Емкость ОЗУ первых моделей ПК и современных ПК. Конструктивное исполнение ОЗУ – платы SIMM и DIMM. Системная шина (магистраль) и ее назначение. Состав системной шины (шина данных, шина адреса, шина управления). Структура системной шины. Разрядность и быстродействие шины. Стандарты системных шин ПК. ISA, PCI, AGP. Новый универсальный стандарт PCI Express (PCIe). Старый и новый стандарты интерфейсов «системная шина – адаптер ВУ» – IDE (шлейф), SATA (последовательный кабель). Постоянная память (ROM, или ПЗУ). Назначение ПЗУ для выполнения функций начальной загрузки и загрузки основных драйверов (BIOS – базовая система ввода/вывода).
Стандартные запоминающие устройства для долговременного хранения информации – накопители на жестких дисках (ЖД, или винчестеры). Накопители на гибких магнитных дисках – дискетах (дискеты). Емкость винчестеров. Дорожки, сектора и кластеры. Стандарты форматирования винчестеров FAT16, FAT32, NTFS. Отличие FAT и NTFS.
История развития винчестеров (рост емкости ЖД). Программные, аппаратные и конструктивные средства, обеспечивающие повышенную надежность и производительность современных винчестеров. Технология SMART. Технология RAID.
Мониторы. Типы мониторов – ЭЛТ мониторы и жидкокристаллические мониторы (ЖК, или LCD). Плазменные мониторы. Основные характеристики мониторов. Разрешающая способность, размер и пропорции экрана, стандарты излучения. Характеристики ЭЛТ мониторов – размер зерна, частота кадровой развертки. Принцип работы ЖК мониторов. Дополнительные характеристики (яркость, контрастность, время отклика, угол обзора) и особенности (преимущества и ограничения) ЖК мониторов в сравнении с ЭЛТ мониторами. Стандарты подключения мониторов к ПК (разъемы) – VGA, DVI, HDMI. Основные фирмы-производители мониторов.
Перспективы развития и принцип работы мониторов нового поколения, их преимущества и ограничения. Светодиодные дисплеи на органических материалах (OLED). Дисплеи – электронная цифровая бумага.
Печатающие устройства (принтеры). Основные характеристики принтеров – разрешение (dpi), скорость печати (cps), формат печати (А4 и А3), цветность, встроенные шрифты (для работы не в среде Windows), встроенная память.
Типы принтеров. Матричные (ударно-механические), струйные, лазерные принтеры. Термопринтеры. Принцип работы и сравнительные характеристики различных типов принтеров. МФУ. Основные фирмы-производители принтеров – Epson, Canon, Hewllet Packard (HP), Samsung. Специализированные печатающие устройства – графопостроители (плоттеры).
Сканеры. Назначение, области применения, характеристики и принцип работы сканеров. Графический и текстовый режим (режим распознавания текста). Программное обеспечение для работы сканера – программа FineReader.
Обзор и сравнительный анализ накопителей ПК. Технологии накопителей – магнитные, оптические, магнито-оптические, электронные. Переносные (внешние) винчестеры. Накопители на оптических компакт-дисках. Принцип работы и характеристики оптических накопителей. Накопители DVD. Стандарты DVD+RW («плюсовой» формат), DVD–RW («минусовой» формат). Емкость оптических дисков CD и DVD. Структура (слои) оптических дисков. Электронные твердотельные флэш-накопители (SSD). Совместное использование ЖД и SSD. Технология Robson. Сравнительные характеристики типов накопителей.
Перспективы развития накопителей (Blue-Ray, многослойные диски, голографические диски).
Модемы. Назначение и принцип работы модемов. Быстродействие модемов (скорость передачи данных). Внешние и внутренние модемы. Модемы стандартных телефонных сетей и специализированные модемы ISDN, xDSL, модемы кабельных (телевизионных) систем.
Средства мульти-медиа. Звуковые платы и видеоплаты. Графические ускорители. Дополнительные устройства, расширяющие возможности и области применения ПК (устройства беспроводного доступа, цифровые фото- и видео камеры, устройства распознавания и синтеза голоса и др.).