Тема 2. Теоретические и методические основы ИТ
План:
1) Структура ИТ. Инфа: определение виды, методы получения и использования.
2) Понятия об информационных процессах и информационных системах
3) Моделирование как основной метод решения задач
1. Структура ИТ:
1) Теоретические основы ИТ
2) Метод решения задач (метод моделирования)
3) Средства решения задач:
А)аппаратные средства
Б) программные средства
Теоретические основы ИТ – основные понятия и законы информатики
Информатика – наука, изучающая законы и методы получения, хранения, распространения, передачи, использования инфы в искусственных и естественных системах с помощью ПК.
Информация (обьяснение, разъяснение)
1) Определенным образом связанные сведения, понятия, отраженные в нашем сознании и изменяющие наше представление об окружающем мире
2) Отражение реального мира с помощью сообщений
Сообщение – форма представления информации в виде текста, речи, изображений, цифровых данных, графиков, таблиц.
Данные - результаты наблюдений над объектами и явлениями, которые по к-л причинам не используются, а только хранятся. Когда данные начинают использоваться в к-л практических целях, они превращаются в инфу.
Свойства информации:
1) Полнота
2) Ценность
3) Достоверность
4) Актуальность
5) Логичность
6) Компактность
7) Защищенность
8) Релевантность
Виды инфы:
1. По отношению к окружающей среде:
1) Входная – из окр.среды
2) Выходная – информация, которую система выдает в окружающую среду
3) Внутрисистемная – хранится и используется внутри системы
2. По изменчивости:
1) Постоянная
2) Переменная
3) Смешанная
3. По восприятию органами чувств:
1) Аудиальная
2) Визуальная
3) Аудиовизуальная
4) Тактильная
4. По направленности:
1) Массовая
2) Специальная: научная (математическая, лингвистическая)\техническая
Лингвистическая инфа – наука, изучающая законы и методы организации и переработки лингвистической инфы с помощью ПК.
Методы получения и использования инфы:
1) Эмпирический – получение опытным путем: наблюдение, сравнение, измерение, эксперименты, опрос, интервью, тестирование
2) Теоретический – теории, гипотезы:
1) Восходящие от абстрактного к конкретному (получение знаний о системе на основе знаний о его проявлениях в сознании.
2) формализация – получение знаний о системе с помощью формул, знаков
3) виртуализация – с помощью создания виртуальной среды
4) эмперико-теоретический – абстрагирование, замена системы ее моделью (выделение главного), анализ (разъединение системы на подсистемы), синтез (соединение подсистем в системы), индукция (получение знаний о системе по подсистеме), дедукция (наоборот), эвристика (знания по наблюдениям), моделирование (исп.приборов)
исторический – знания с учетом предыстории системы
смешанный – визуализация, мониторинг
2. процесс обработки инфы сложен. Человек участвует во всевозможных инф.процессах. информационный процесс и в растительном, и в животном мире
Информационный процесс – в результате которого осуществляется прием, передача, переработка и исп.инфы
Система – любой объект, который можно рассматривать и как единое целое, и как совокупность объекто, объединненых для достижения определенных результатов.
Информационная система – совокупность взаимосвязанных средств, методов и персонала, участвующих в информационных процессах. Средства: АО и ПО. Метод: моделирование персонал: человек, животные.
Виды информационных систем:
1) разомкнутые ИС – в которых получаемая инфа используется произвольно, а после ее получения от потребителя в систему ничего не поступает. Пример: библиотечная ИС
2) замкнутая ИС – в которй существует тесная связь между пользователем и системой, осуществляющаяся с помощью введения в структуру ИС канала обратной связи. Примера: продажа авиабилетов
В ИС протекают процессы:
1) ввод инфы из внешнего и внутреннего источника
2) обработка и представление инфы в удобном виде
3) хранение и вывод инфы для отправки пользователю или в другую ИС
4) ввод инфы от потребителя через канал обработки связи -> для замкнутых ИС
Значение ИС:
1) освобождает от рутинной работы за счет автоматизации
2) обеспечивает достоверность инфы
3) ИС обеспечивают рациональную организацию обработки инфы
Структура инфы:
1) Подсистемноеинформ. Обеспечение(совокупность всей инфы, средства и методы ее классификации) – базы данных
2) Подсистемные ТО –ПК, флешки (устройства хранения и сбора инфы), линии связи
3) Подсистемн. Математич.обеспечение (модули, алгоритмы)
4) Подсистемные ПО
5) Подсистемн.организац.обеспечен. (документы, отражающие правила обращения пользователя с техническим и программным обеспечением)
6) Подсист. Правового обеспечения (нормы по использованию инфы)
3.Суть метода моделирования – в том, что для решения к-л задачи строится модель к-л объекта, явления, процесса.
Модель – формализованное описание объекта, проца или явления, выражен.канечным набором предложений к-л языка, матем.формулами, таблицами, графиками, спец.знаками или схемами.
Свойства модели:
1) Модель – упрощенный аналог изуч.объекта
2) Модель должна отражать наиболее сущ.черты реального объкта
3) Мод.не должна быть сложнее своего оригинала
4) Метод мод-ния должен быть наиболее экономичным по сранению с др.методами изучения того же объекта
5) Мод.должна быть простой и не создавать противоречий
6) Должна иметь общий (универн\сальный) хар-р, позволяющий исп.ее для изучения др.подобных объектов
Виды моделей:
1) Структурная – для изучен.иописан.внутреннего строения объекта
2) Функциональн.-для изучения поведения объекта или проца
3) Динамическая – объяснить явления\процы в динамическом развитии
В лингвистической инф-ке исп. Функциональные модели. Выделяют инженерно-лингвистические модели.
Общие принципы решения лингвистических задач методом мод-ния:
Этапы решения задач метоом мод-ния:
1. Постановка задачи
2. Разработка модели
3. Проведение комп.эксперимента
4. Анализ результатов работы комп.модели
1. Действия:
А) описание решаемой задачи
Б) формулирование цели мод-ния
В) анализ оригинала модели объекта – необходимо выделить такие св-ва оригинала, к-рые мог бы легко опознать комп. (формальные признаки)
2. модель строится в виде алгоритма:
Алгоритм – точное предписание о выполнении в опред.порядке к-л последовательности действий (физич.или умственных), приводящих к решению к-л типовой задачи.
Свойства алгоритма:
1) Дискретность – алгоритм разбивается на конечное число шагов, причем тока после выполнения предыдущего шага можно перейти к выполнению следующего.
2) Результативность – при всех начальных условиях число шагов конечно и он приводит к решению заачи
3) Массовость – по алгоритму может быть решен целый ряд типовых задач, которые отличаются лишь различными начальными условиями
4) Детерминированность – при многократном решении одной и той же задачи с одинаковыми условиями всегда получится 1 и тот же результат
5) Формализованность - тот, кто выполняет действия (ПК или чел.), может не вникать в смысл того, что он делает, он все равно придет к верному результату.
Способы записи алгоритма:
1) Словесный – в виде слов
2) Графический – маги изображаются к-л геометрическими фигурами и образуют блок-схему
3) Табличный
4) Словесно-графический – для записи алгоритмов для решения лингвистических задач
3. проведение комп.эксперимента связано с созданием на основе алгоритма комп.проги на к-л алгоритмическом языке. Каждый шаг алгоритма бут записан в виде команды алгоритм.языка.
4. в процессе анализа результатов работы комп.модели выявляются логические ошибки в проге и алгоритме.
Тема 3. Техническое обеспечение современных ИТ
План:
1) Краткая история развития ПК
2) Двоичная система хранения данных
3) Основные функциональные узлы ПК и их технические хар-ки:
А) устройства ввода
Б) устройства хранения
В) устройства обработки
Г) устройства вывода
4) классификация компов по специализации, размеру и весу, по совместимости
1. ЭВМ – электронные устройства или системы, способные выполнять задания в четко определенной последовательности
Технологические достижения, способствовавшие появлению ЭВМ:
1) Изобретение электронных переключателей в виде эл.ламп
2) Разработка универсального метода кодирование инфы в виде двоичной системы исчисления
3) Создание модулей искусственной памяти
1946 – США, 1 ЭВМ – ЭНИАК (30 тонн 200 м кв 18 тыс.ламп) не было искусствен.памяти
1949 – 1 ЭВМ с искусственной памятью – ЭДСАК, великобритания
1951 – СССР, ЭВМ _БЭСМ
Технич.прогресс позволил значительно изменить ЭВМ:
1) Размер ЭВМ значительно уменьшился
2) Снижение стоимости
3) Упростилась процедура пользования
4) Усовершенствование электрич.деталей
1. 1 поколение – 40-60 г. – ламповые
2. 2 поколение – 60-65г.- полупроводниковые элементы (транзисторы) => размеры уменьшились (МИНСК-22)
3. 3 поколение – 65-75г. – интегральные микросхемы => уменьшение габаритов (ЕС, СМ)
4. 4 поколение - 75-85г. – на базе микропроцессоров, доступны пользователям
5. 5 поколение – 85-наши дни – на сверхбольшие интегральные схемы
5) В миллионы раз увеличилось быстродействие ПК, возрос объем памяти
1976 г. – США, 1 ПК – apple (джобс)
1984 – макинтош, для работы с графикой
1981 – IBMPC – для обработки символов – офисная работа и телекоммуникации
2. Вся инфа в ПК представлена в двоичном коде (0 и 1\да и нет). Это связано с тем, что инфу, представленную в таком виде, легко технически смоделировать. Если по проводу идет ток, то передается «1», если нет – «0». На магнитных дисках: если напротив магнитного поля на к-л участке поверхности 1 и то же, то «0», другое – «1».
Оптические диски: если участок поверхности отражает лазерный луч, то «0», если нет – «1».
Наименьшая адресная единица хранения данных – байт.
459= 9*10(0) +5*10(1) +4*10(2) – позиционная система
1011=1*2(0) + 1*2(1) + 0*2(2) +1*2(3)= 11 – перевод в двоичную систему
11\2=5+1
5\2=2+1
2\2= 1+0 => 1011
111= 1*2(0)+1*2(1)+1*2(3)=1+2+4=7
1 байт=255
Чтобы на ПК храніть сімвольную інфу, необходімо каждому символу поставить в соответствие целое число. Необходимо созадать кодировку =>
Кодовая таблица ASCII (представление символов) – один символ занимает один байт.
0-127 – раскладка клавиатура
128-255 – доп.раскладка клавиатура
Кодовая таблица UNICODE – один символ занимает 2 байта, позволяет закодировать более 65000 символов.
Кодирование графических данных:
Каждое графическое изображение состоит из мельчайших точек, образующих узор, называемых «растрами». Каждый растр можно отцифровать, используя линейные координаты и цвет.
Кодирование звуковой инфы:
Метод кодирования основан на том, что каждый сложный звук можно разложить на последовательность гармоничных сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду и может быть описан числовыми параметрами.
Сегодня на ПК может хранится и обрабатываться любая мультимедийная инфа: текст, графика, звук, видео, анимация, 3-D.
Байт- килобайт (1024 байта) – мегабайт (1024 килобайта) – гигабайт (1024 мегабайта) – терабайт (1024 гигабайта)
3. Функциональные узлы ПК
ПК = hardware + software
Аппаратные средства (hardware) – устройства и приборы, входящие в состав ПК.
Программное обеспечение (soft) – совокупность программного обеспечения, управляющая аппаратными средствами и выполняющая задачи по обработке инфы.
Классификация ап.обеспеч.:
1. С точки зрения структуры в ПК выделяют конструктивные блоки: системный блок, монитор, клава, мышь. Системный блок: основные узлы ПК
– электронные схемы, управляющие работой ПК, которые состоят из электронных плат. На основной материнской плате находится микропроцессор и оперативная память (внутренняя). К ней подсоединяются дочерние платы (звуковая, сетевая, видео, модем, тв-тюнер). А обмен данными между всеми устройствами происходит с помощью шины. Шина – разносит инфу к необходимым устройствам
- блок питания
- вентилятор системы охлаждения (кулер)
- накопители для винчестера, сд-двд-дисков
Все устройства, которые внешне подключаются к ПК, называются периферийными.
2. С точки зрения выполнения компом фу0нкций можно выделить функциональные узлы
Устройства ввода => устройство хранения данных => устройства обработки инфы
ð В устройства хранения =>устройства вывода
Необходимо управляющее устройство(устройство управления)
1) Устройства ввода – эти устройства преобразуют различные виды инфы в цифровую форму (двоичную). Делятся на 3 группы:
- устройства ввода инфы от человека: клава, координатные манипуляторы,веб-камеры, сканеры, слеш дигитайзер, сенсорный экран (со стилусом), микрофон, планшет
2) устройства ввода данных с других ПК: сетевая карта (адаптер) – локальная сеть, модем, блютуз
3) устройства, обеспечивающие ввод инфы из устройств хранения данных: дисководы, порты-юсб
Клавиатура – устройства для вводы текстовой инфы. Эргономичные – удобные для работы пользователя. Скорость ввода – 10 знаков в секунду (профессиональная).
Тенденции в развитии клавы: беспроводные (инфра-красное излучение, радиоволны), виртуальные клавы – физически не существующие:
-экранная
- клавиатуры, которые проецируются на поверхность с помощью инфра-красных лучей
- воображаемаяклава, которая наделяется возможностью понимать жесты (датчики)
Координатные манипуляторы – позволяют на расстоянии управлять графическими объектами. мышь – 1964 г. Первые мыши были механические, т.е. работали от колесика, потом – оптомеханические, сейчас – оптические (без шарика), основанные на использовании миниатюрных фотокамер, беспроводные мыши (инфра-красные), лазерные мыши, виртуальные мыши, с доп клавишами, для считывания отпечатков пальцев, педальные мыши, надувные мыши.
Для портативных ПК вместо мыши – трек-бол (мышь, перевернутая шариком вверх), трек-поинт (миниатюрный джойстик 5-8 мм, расположенных на клаве), тач-пад (чувствительная контактная площадка, движение пальца по которой вызывает перемещение курсора).
Джойстик – рычажной манипулятор для ввода инфы о движении руки. По дизайну самые многоликие. Используются для игр.
Сенсорный экран – координатное устройство, позволяющее путем прикосновения (пальцем, стилусом) в области экрана монитора производить выбор необходимого элемента данных, меню или осуществлять ввод данных в ПК.
Стилус – маленькое тонкое перо, которое используется для управления устройствами с сенсорным экраном.
Сканер – устройство для оптического ввода изображения в память ПК. Если при помощи сканера вводится текст, комп воспринимает его как картинку. Для преобразования такого графического текста в обычный символьный используют проги оптического распознавания символов (finereader).
Виды сканеров:
1) Ручные
2) Роликовые – похожие на факс, лист движется мимо зафиксированного света.
3) Планшетные – наиболее распространенные. Лист фиксируется, а движется луч света. Изображение при помощи призм и зеркал проектируется на линейку
4) Барабанные – применяются в полиграфии. Очень дорогие. Принцип работы – движется и оригинал, и луч света, и свето-чувствительный прибор.
5) Трехмерные сканеры
6) Сканеры штрихкода – устройства, которые потребляют немного энергии, невозможно использовать в полевых условиях, на неровной поверхности.
Дигитайзер (диджитайзер) – кодирующее устройство, позволяющее поточечно вводить в ПК двухмерную сложную графическую инфу. Используется для ввода чертежей, схем большого формата
Микрофон – устройство для воода звуковой инфы, подключается к звуковой карте, которая преобразует звук в цифровую форму.
Веб-камера – устройство для ввода в память ПК видео инфы в режиме реального времени. Видеоконференции, скайп.
Эти 2 устройства используются для альтернативного способа управления ПК:
1) Микрофон дает возможность использовать речевой интерфейс (управление ПК голосом)
2) Мыслительный интерфейс (специальные датчики)
3) Управление жестами (веб-камера – фиксирует жесты человека)
3. Устройства вывода – эти устройства преобразуют инфу из двоичной формы в привычные для пользователя виды.
1) Устройства для вывода инфы пользователю: монитор, принтер, аудиосистема, плоттер
2) Устройства для вывода в другие ПК: сетевая карта, модем
3) Устройства для вывода на другие устройства: дисководы и юсб-порт
Монитор – вместе с видеокартой составляют видеоподсистему. вся инфа формируется на видеокарте, а затем переносится на экран. Основные параметры монитора:
1) Разрешение (разрешающая способность) – количество точек (пикселей), выводимых по горизонтали и вертикали в графическом режиме. Сегодня 1280*1024. Чем больше разрешение, тем четче картинка.
2) Цветопередача (палитра)
3) Частота развертки (смена кадров).
4) Размер монитора по диагонали (17-19 дюйма). Видеокарта имеет внутреннюю память. Самое энергопотребляемое устройство.
типы мониторов:
1) С электронно-лучевой трубкой
2) Жк–мониторы
3) Плазменные
4) Полимерные (OLED, LEP технологии)
5) Проекционные
6) Лазерные
7) Виртуальные
Преимущества ЖК-мониторов: компактность, экономичность, экологически чистые.
Плазменные мониторы – мониторы в которых изображение не искажается в хорошо освещенном помещении.
Полимерные дисплеи – мониторы, использующие светоизлучающие полимерные материалы. Преимущество: габариты, возможность создания гибких экранов и низкое энергопотребление. Недостаток: срок службы (5 лет)
Проекционные мониторы – видеопроектор и экран, размещенные отдельно или объединенные в одном корпусе. (пикопроектор)
Лазерные мониторы – на основе лазерной панели, пока только внедряются в производство. Преимущество: высокое качество изображение. Срок службы не ограничен. В комплекте с затворными стерео-очками способны воспроизводить стерео-изображение. Экономичны
Виртуальные – технология устройств вывода, формирующее изображение на сетчатке глаза.
Электронная бумага, электронные чернила.
Гелиодисплеи – дисплей, который формирует цветное изображение, трехмерное, в воздухе (галаграфия).
Принтер – периферийное устройство ПК, предназначенное для передачи текста или графики на физический носитель из электронного вида. По способу печати:
1) Матричные – у которых печатающая головка состоит из иголок (матрицы) и через красящую ленту отпечатываются символы. Недостаток: только текст, очень низкое качество. Сберкассы, банки используются
2) Струйные – картриджи имеют 4 цвета чернил (черный, красные, синий, желтый). Печатающие головки имеют маленькие отверстия (сопла) под давлением частички чернил проходят через сопла, смешиваются и образуют нужные цвета. Достоинство: качетво печати хорошее. Недостаток: чернила могут высыхать. Текст – до 20 страниц в минуту. Фотографии – 1 фотка 3 минуты.
3) Лазерные – позволяет достичь высокого качества. Текст – до 40 страниц в минуту. Технология: частички порошка (тонер) под воздействием луча лазера (поднимается температура) вплавляются в лист бумаги.
4) Сублемационные – используются в полиграфии, позволяют получить полиграфическое качество печати (10 тыс долларов). Порошок, миную жидкое состояние, превращается в газ, происходит напыление.
5) Allinone (AIO) – многофункциональное устройство. Блок, выполняющий функции принтера, сканера, ксерокса +факс.
Плоттер (графопостроитель) – устройство выполняющее функции вывода графической инфы (чертежей, схем) на бумагу большого формата (А-0, А1). Используется в институтах (проекторских).
Аудиоподсистема: встроенный динамик, наушники, колонки.
4. Устройства ввода и вывода:
1) Ввод и вывод инфы на устройства хранения данных (дисководы, юсб-порт)
2) Устройства связи с другими вычислительными системами
Для передачи данных на большие расстояния используются линии связи, где инфа передается электрическими сигналами (телефонные).
Модем – устройство, которое используется для преобразования цифровой инфы в электрические сигналы и наоборот. (модулятор и демотулятор). Бывают внутренние и внешние.
Сетевой адаптер – устройство, обеспечивающее подключение компа к локальной компьютерной сети.
Через проводные линии связи – сетевая карта. Блютуз-адаптер – позволяет установить соединение между ПК и сотовыми телефонами. WI-Fi-адаптер – соединяет ноутбуки локально соединяются с хот-спотом.
Дополнительные устройства ввода и вывода:
Цифровые видеокамеры, фотокамеры, сотовые телефоны, плееры, магнитофоны, телевизоры.
5. Устройства хранения инфы
компьютер имеет 2 раздела памяти – внутренняя и внешняя. Внутренняя представлена в виде электронных схем, расположенных на материнской плате. А внешняя память – накопители инфы. (винчестер, диски, флешки, стримеры)
внутренняя память отличается небольшим временем доступа к данным, но не позволяет хранить большой объем инфы, а внешняя наоборот (хранит много инфы, время доступа больше).
4. Внутренняя память делится на 2 части:
1) ПЗУ – постоянно запоминающее устройство (ROM). В нее при сборке ПК на заводе записывают специальный комплекс прог – ІBIOS – система, которая позволяет осуществлять тестирование всех устройств и начальную загрузку операционной системы при включении ПК (не более 1 гб). Разработчики intel, Microsoft заявили в 2003 году, что биос является препятствием для внедрения новых технологий => новая технология без системы ввода-вывода (EFI). Эта память энергонезависима (долгосрочна).
2) ОЗУ – оперативно-запоминающее устройство – RAM. Быстродействующая, кратковременная память, которая предназначена для хранения исполняемых в данный момент прог и необходимых для этого данных. После выключения ПК ее содержимое пропадает, необходимо записывать на внешние носители. У первых ПК ОЗУ было 16 кбайт – 640 кбайт. современный ОЗУ – 1-2 гб
В последнее время ведется работа над созданием новых типов энергонезависимой памяти с высоким быстродействием, низким энергопотреблением и высокой плотностью хранения инфы. Разрабатываются разные технологии, которые позволяют не загружать ПК в начале каждого сеанса. В постоянной готовности.
Внешняя память – жесткий диск – самое главное устройство (винчестер)
Винчестер – устройство для длительного хранения инфы в середине 50-х годов. Конструкция: пластины, вращающиеся вокруг стержня, намагничивая домены.
Основные характеристики винчестера:
1) Объем – 300 гб
2) Плотность записи данных на квадратный дюйм – продольная – перпендикулярная (2009) запись
3) Скорость вращения магнитных пластин – 5400-15000 оборотов\сек
4) Время доступа – 6-10 – милисекунд
Существуют съемные жесткие диски, установленные отдельно, мобильность
Появился твердотелый накопитель (SSD) – запоминающее устройство с функциями жестокого диска, но без движущихся механических частей. Носители инфы – микросхемы памяти. Внастоящее время эти накопители используются в ноутбуках, смартфонах – портативных устройствах.
Съемные носители инфы.
Характеристики: объем и размер.
1) ДИСКЕТА – 3.5 дюйма, 1.44 мегабайт
1981 – первая дискета (сони)
2) Стриммеры (магнитные ленты, выглядит как кассета из магнитофона) – внутренняя магнитная лента 4-8 мм, емкость – более 200 гб. Применение: хранение архива жесткого магнитного диска или создание резервной копии (в банках)
3) Флеш-память – полупроводниковые микросхемы. Принцип работы – изменение электронного заряда в полупроводниках. Использование: карманные ПК, сотовые телефоны, цифровые камеры.для настольных ПК используются флеш-диски. Емкость – 4,8,16,64 гб – 2 террабайта. Энергонезависимая, перезаписываемое.
4) Оптические носители – инфа считывается и записывается с помощью лазерного излучения. CD-диски - 1979 – 650,700,900 мб
Запись с одной стороны
CD-ROM (READ ONLY MEMORY)
CD –R (recordable – 1 time)
cd-rw (re-writable) – отдельнонельзя
5) СамыйпрогрессивныйDVDдиски (digitalversatibledisk)
1995 – первый диск
По технологии записи различают:
1. Односторонние однослойные – 4.7 гб
2. Однослойные двустронние – 9.4
3. Односторонние двуслойные – 8.5
4. Двусторонние двуслойные – 17 гб
Диаметр – 120 мм, 80 мм (используются в видео и цифровых камерах внесто внешней памяти.
Следующие поколения оптических носителей:
1) Blu-raydisk – ультрафиолетовый накопитель в повышенной плотностью записи. 25-50 гб. За счет уменьшения длины волны лазера. Позволяет записать на 1 слой 500 гб инфы.
2) 3-х слойные диски – 300 гб
3) Галаграфические носители – объемная запись по всей толщине записываемого слоя. Позволяет записать 1 терабайт.
5. Устройства обработки инфы – микропроц – центральный проц. Осуществляет операции по обработке инфы и управляет работой остальных устройств. Это мозг ПК – вся инфа (зависит стоимость)
Процессор – микросхема, с большим количеством транзисторов, имеющих прямоугольную форму.
Состоит из:
1) АЛУ (арифметическое и логическое устройство) – служит для выполнения арифметических и логических действий над инфой. Назыветсяядром микропроца.
2) Сопроцессор – устройство, ускоряющее работу проца при выполнении математических вычислений.
3) Кэш-память- высокоскоростное память производительности доступа, используемая процем для временного хранения инфы, увеличивает производительность микропроца. Бывает 2 уровней. 1 уровень – небольшая, в килобайтах, сверхбыстрая, для хранения наиболее часто используемых команд и данных. 2 уровень – медленне, но больше – 24 мб. Так как обработка данных микропроцм происходит быстрее, чем обмен данными между ОЗУ и микропроцем и чтобы проц не простаивал в ожидании новой инфы, он заносит ее в эту память.
4) УУ (устройства управления) – узел выполняющий управление прочими компонентами.
Характеристики микропроца:
1) Частота тактовая - указывает, сколько электронных импульсов (тактов) вырабатыает тактовый генератор за 1 сек. 2-5 гигагерц
2) Разрядность – количество разрядов или бит инфы, которые микропроцессор берет в обработку за 1 такт. 32-64 разрядные
3) Тип микропроца, количество ядер (2.4)
4) Быстродействие – количество операций в секунду. Сегодня: 100 млд\сек
Первый микропроц – 1971 г. (intel) – 4хразрядный, 60 тыс операций.
В начале 70-х был сформирован закон Мура, который гласит: число транзисторов на кристалле кремния будет удваиваться каждые18 месяцев. Действует и сегодня.
За счет чего увеличивается мощность ПК:
1) Увеличение числа транзисторов. Привело к уменьшению их размеров
93 г – 3 млнтр
2006 – 1 млд тр.
К 2020 г. – 1 тр – 1 атом – закон Мура перестанет действовать, поэтому нужны новые технологии – молекулярный ПК. На базе ДНК, квантовые ПК.
2) Увеличение числа ядер
Классификация ПК
Модели ПК условно можно разделить на 2 категории:
1) Бытовые
2) Профессиональные
В последние годы границы между ними значительно стерлись.
Классификации ПК:
1. По уровню специализации делятся на:
1) Универсальные – которые решают широкий круг задач.могут быть произвольной конфигурации
2) Специализированные – предназначенные для решения конкретного круга задач (бортовые компы автомобилей, судов, самолетов, ПК, интегрированные в бытовую технику (умный дом), промышленные ПК)
3) Графические станции – специализированные ПК, предназначенные для работы с графикой. При подготовке кино-, видеофильмов. В издательских отделах, для подготовки рекламной продукции
4) Файловые серверы – специализированные ПК, обеспечивающие доступ к файлам для удаленных пользователей. Объем жесткого диска очень большой (как правило).
5) Сетевые серверы – компы, обеспечивающие передачу инфы в глобальной сети
Грань между универсальными и специализированными ПК порой незначительна.
2. По размерам делятся на:
1) Настольные – широко распространены, отличаются простотой изменения конфигурации
2) Портативные – ноутбуки, нетбуки. Эти ПК имеют все функциональные узлы, что и настольные ПК. (устройства ввода, клавиатуры, мыши, микропроцы, устройства вывода). Удобно использовать в качестве средства связи, через вай-фай (модем). Можно работать в полевых условиях, без подключения к сети (до 8 часов)
3) Карманные – КПК, вес до 200 грамм. Проблема с клавиатурой. Позволяет хранить оперативные данные и получать к ним быстрый доступ. Нету: жесткого диска (флеш память). Операционная система записывает в ПЗУ.
Смартфон: (умный телефон) – мобильный телефон, работающий на своей операционной системе. Использование: разговоры+ доп.возможности (интернет, почта, видео, музыка, программы для чтения книг, иксель, ворд)
Айфон – мультимедийный смартфон. Многозадачный, создание папок. Большой экран
Коммуникатор – со встроеннымGSM-модулем. Карманный комп. Позволяет работать с электронными таблицами, тестом, функции навигации
iPad – планшетный ПК, с возможностью передачи голоса
3. По совместимости – существует много видов и типов ПК, которые выпускаются разными фирмами и работают с разным ПО. От совместимости зависит взаимозаменяемость узлов, возможность переноса прог с 1 на другой комп, возможность работы разных типов компов с одними и теми же данными. По аппаратной совместимости различают 2 платформы ПК:
1) IBMPC – Wintel – используются в бизнесе для обработки текстов, для работы с большими базами данных. Изначально – для телекоммуникаций.
2) Macintosh (apple) – используются: в настольно-издательских системах, в периодическом издательстве для создания мультимедийных приложений.
Идет тенденция сближения этих платформ.
Корме аппаратной совместимости существуют:
1) Совместимость на уровне операционных систем
2) Программная совместимость
3) Совместимость на уровне данных
Супер-компы – мощные многопроцессорные компы, вес 40-100 тонн, 150 м2, быстродействие – 1-100 триллионов операций в секунду. Выпускаются в единственных экземплярах. СКИФ – идентификация человека по голосу. Используются для решения сложных задач, которые невозможно решить на ПК: в сейсмологии, метеологии, для моделирования сложных явлений и процев, спецэффекты.
Тема 4. Программное обеспечение современных
Информационных технологий
1) Назначение и состав ПО
2) Системное ПО: а) определение понятия ОС, функции. Б) классификация в) назначение и возможности дополнительных системных прог
3) Назначение и основные функции прикладныхпрог
4) Прикладные инструментальные средства
5) Понятие о виртуальной реальности
1. ПО – совокупность всех прог, представленных на машинных языках. Можно разделить на 3 группы:
1) Системное ПО (25 %)
2) Прикладные проги\программы пользователей (50%)
3) Прикладные инструментальные средства (25%)
2. Системное ПО – все программное обеспечение, которое используется для работы и обслуживания компа. Относятся:
1) ОС
2) Утилиты
3) Драйверы
4) Проги-оболочки
Самой главной системной прогой является ОС. Эта основная управляющая прога, используемая для координации функций ПК и для контроля выполнения всех операций в нем. Загружается при включении ПК.
Основные функции:
1) Управляет работой ПК и его ресурсами
2) Запускает прикладныепроги на выполнение
3) Осуществляет диалог с пользователем, обеспечивая пользователю и прикладным прогам удобный способ общения (т.е. интерфейс). Интерфейс – способ общения пользователя с компом, способ соединения между программными средствами.
Классификация операционных систем:
1. По интерфейсу:
1) Текстовые – простые или ОС командной строки.Рассчитаны на 1 пользователя.
Однозадачные
16-тиразрядные
Несетевые, затем появляются проги-оболочки, (NC), в которых управление происходит с помощью функциональных клавиш, а затем появляются графические операционные оболочки. (win 3.11)
2) Графические операционные системы (с 95 года). Имеют графический интерфейс – который характеризуется наличием пиктограмм, окон, кнопок, линеек, прокруток. Управление происходит с помощью мыши.
Многопользовательские. MSwindows 95\98\NT\ME\2000\XP\vista\7\8
System Mac OS
Unix, Linux
3) 32-разрядные (появились 64-..) сетевые – позволяют объединить компы в сеть
Предполагается, что в будущем будут разрабатывать ОС, которые должны значительно упростить работу пользователей с прогами. Они должны поддерживать интерактивный ввод и вывод инфы, т.е. будет двусторонний диалог на естественном языке. (социальный интерфейс).
2. По режиму работы:
а) автономные операционные системы, которые могут работать на отдельном ПК: windows 95, 98, 2000 Professional, Millennium, XPProfessional, Vista…
б) сетевые, которые используются при создании сети. По архитектуре делятся на:
-«клиент-клиент», где все ПК равноценны. Используются для соединения ПК в локальную сеть
-«клиент-сервер», архитектура корпоративных и глобальных сетей. Используются две ОС (одна на сервере (windows 2000 Server, windowsXPserver, 7 Server, UNIX, Linux), вторая, которая стоит на ПК клиента)
Основные функции сетевых ОС:
1.Связывают все ПК в сеть.
2.Координируют все функции ПК и переферийных устройств.
3.Обеспечивают защищенный доступ к данным.
Программы-утилиты
Утилиты – вспомогательные или служебные программы, которые предоставляют ряд дополнительных услуг. Они помогают пользователю работать с системой и повышают ее эффективность. Они делятся на:
1) Внутренние(встроенные): утилита установки-удаления программ и оборудования, утилита динамического сжатия данных на диске (начиная с windowsXP), утилита резервного копирования данных (back-up), утилита дефрагментации диска, утилита сканирования диска (проверка на логические ошибки)…
2) Внешние утилиты – программы, которые нужно дополнительно устанавливать на ПК (не входят в пакет Windows): программы-архиваторы (WinRar, WinZip), пакет утилитовNortonCommander, антивирусные программы.
Вирус – программа, которая может создавать свои копии (необязательно похожие на оригинал) и внедрять их в файлы, изменять состояние дисков, наносить и другие вредоносные действия. Первые вирусы появились в середине 80-х гг. В зависимости от того, какие типы файлов поражают вирусы, они делятся:
1) вирусы, поражающие загрузочные сектора дисков.
2) вирусы, поражающие исполнимые файлы (exe, com, bat)
3) макро-вирусы, которые поражают файлы документов.
По принципу распространения:
1) «черви» (очень быстро распространяются, но не очень зловредные)
2) «троянские кони». Обладают механизмом вторжения и поражения, но не обладает средствами размножения.
Существуют и зловредные программы, которые разрушают защиты (пароли)
Антивирусные программы – программы, которые используются для предотвращения заражения компьютерной сети вирусом и ликвидации последствий.
NortonAntivirus, AntiviralToolkitPro = AVP, Nod 32.
Драйвер – программа, используемая для управления устройствами компьютера (чаще всего для управления устройствами ввода-вывода). Драйвер необходим для видеокарт, звуковой карты, сканера, принтер, клавиатуры.
3. Прикладные (пользовательские) программы – это программы, которые превращают ПК в инструмент для выполнения какого-то конкретного вида работ, необходимого для пользователей. ПО делится на: деловое ПО, которое в свою очередь делится на:
офисное. Включает в себя программы автоматизации делопроизводства (текстовые редакторы). Программы для создания деловой графики). Программы для создания компьютерной графики (PhotoShop, CorelDraw). Програмы для создания презентаций. Системы управления документооборотом: СУБД (MicrosoftAccess).Телекоммуникационные программы: браузеры