СОДЕРЖАНИЕ

СТР.

    

 

       ЛЕКЦИЯ №1

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИНФОРМАТИКЕ

СТРУКТУРА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ  ЭВМ

План:

1. Введение.
2. Формы представления информации.
3. История возникновения ПЭВМ.
4. Основная конфигурация ПК.
5. Дополнительные устройства персонального компьютера.
6. структура файловой системы

       Информатика – молодая научная дисциплина, изучающая свойства информации, способы представления, накопления, обработки и передачи информации с помощью технических средств, а также использование информации в различных сферах человеческой деятельности.

       Информация является первичным и неопределяемым в рамках науки понятием. В простейшем понимании информация – это некоторые сведения, данные, знания и т. п.. При этом предполагается, что имеются «источник информации» и «получатель информации».

   §1Формы  представления информации

       Существуют  два принципиально разных способа  представления и обработки информации: непрерывный (аналоговый) и дискретный (цифровой).

       Фотография, магнитная и оптическая запись звука, телефон, радио, телевидение – эти средства записи, хранения, переработки и передачи информации используют непрерывный информационный сигнал.

       Например, при записи вашего голоса на магнитофон за непрерывными колебаниями мембраны микрофона записывающая головка плавно (непрерывно) создаёт контур на магнитной ленте. В фотографии, на телевидении и т. д. используются другие физические и химические процессы, однако суть аналогового способа записи и воспроизведения информации остаётся той же самой.

       Графически  аналоговая форма представления информации выглядит в виде синусоиды разной амплитуды и длительности.

       

       Компьютер – цифровая машина, т. е. внутреннее представление информации в нём дискретно. Информация (передаваемый сигнал) называется дискретной, если она принимает конечное (можно пересчитать) число значений.

       Графически  цифровая (дискретная) форма представления информации выглядит в виде столбцов (гистограмма).

       

       Для обработки в компьютере любая  информация должна быть преобразована в числовую форму (закодирована). Такое преобразование осуществляют специальные программы-компиляторы.

       Современные ЭВМ кодируют вводимую информацию с  помощью двух состояний:

• есть сигнал или нет его;
• намагничен материал или нет;
• тумблер включен или нет.

       Поэтому вся информация в компьютере представлена наборами только из двух знаков (0 - нет  сигнала, и 1 – есть сигнал). Отсюда название - двоичная система счисления. Цифра двоичной системы называется битом.

       Бит – это наименьшая единица информации. 8 бит составляют 1 байт. Например, русская буква ²А² закодирована байтом 10000000. На практике используют более крупные единицы информации:

       1 Кбайт = 1024 байт

       1 Мбайт = 1024 Кбайт (»400 стр. текста)

       1 Гбайт = 1024 Мбайт (»400 тыс. стр. текста)

   §2 История возникновения  ПЭВМ

       Слово «компьютер» означает «вычислитель». Потребность в устройстве для  вычислений возникла очень давно. Более 1500 лет назад для облегчения вычислений стали использоваться счёты. В 1673 г. Лейбниц сконструировал арифмометр, механически выполняющий четыре арифметических действия. Широкое применение арифмометры получили в XIX в. Работал с арифмометром человек – «счётчик», который чётко соблюдал определённую последовательность инструкций (программу). В этом же XIX в. Чарльз Беббидж разработал основные идеи для создания аналитической машины, которая бы выполняла вычисления без участия человека. Однако построить такую машину удалось только в 40-х годах XX в. на основе электромеханических реле.

       В 1946 г. Джон фон Нейман сформулировал  основные принципы построения цифровых вычислительных машин. Согласно этим принципам, компьютер должен иметь 4 главных устройства:

• АЛУ – арифметическо-логическое устройство;
• ЗУ – запоминающее устройство;
• Устройство ввода и вывода информации;
• УУ – устройство управления (организация всех процессов).

       В конце 40-х годов построена первая вычислительная машина на лампах, которая (как и все последующие поколения ЭВМ) основывалась на принципах фон Неймана. В 50-х гг. появились ВМ, работавшие на полупроводниковых схемах (второе поколение ВМ). В конце 60-х гг. появились ЭВМ третьего поколения, работавшие на малых интегральных схемах. В конце 70-х гг. разработали ЭВМ четвертого поколения на базе больших интегральных схем (микропроцессора). Тогда же появились и первые   ПК. Стандартом для 90%, производимых ПК, стал компьютер  IBM PC, представленный в 1981 г. фирмой Microsoft. При создании IBM PC был использован принцип открытой архитектуры, то есть возможность усовершенствования его отдельных частей без замены старых и сборки компьютера из независимо изготовленных частей.

       Совершенствование вычислительной техники характеризуется  не только уменьшением размеров и  стоимости её, а главное повышением быстродействия и надёжности ЭВМ.

   §3 Основная конфигурация ПК.

       Существует  “минимальная “ конфигурация, то есть минимальный набор элементов, без  которого невозможна работа с ПК. Этот набор состоит из 3-х элементов:

1. системный блок;
2. монитор;
3. клавиатура.

3.1.Системный  блок. 

       В системном блоке располагаются все основные устройства ПК, к нему же подключены все главные и дополнительные внешние устройства.

       Рассмотрим  основные составляющие системного блока и их характеристики.

       Системная материнская плата – электронная схема, управляющая работой компьютера, к которой подключаются все комплектующие (микропроцессор, оперативная память, звуковая и видеокарта, системная магистраль данных).

       Микропроцессор - «мозг» ПК, электронная схема, выполняющая все вычисления и управляющая работой остальных элементов ПК. Т.е. содержит два устройства из принципов фон Неймана: АЛУ и УУ. Основные характеристики: 1) тактовая частота (скорость работы микропроцессора) - количество элементарных операций выполняемых микропроцессором за 1 секунду, измеряется в МГц. Сейчас выпускаются микропроцессоры с тактовой частотой 800-1200 МГц. 2) модель. Распространены модели Intel-80486, Pentium, Pentium II, Pentium III.

       Чем выше модель, тем меньше тактов требуется  для выполнения одних и тех  же операций [устаревают через 3-4 месяца].

       Оперативная память – это запоминающее устройство, временно хранящее информацию, при выключении машины она очищается. ОЗУ служит, как черновик, для промежуточных операций и вычислений. Основные характеристики: 1) объём – 8-512 Мб. 2) рабочая частота – характеризует время доступа к памяти.

       ПЗУ – постоянное запоминающее устройство, которое обеспечивает надёжное хранение и выдачу информации. Содержимое ПЗУ не может быть изменено. В нём хранится наиболее важная и всегда используемая информация.

       Кэш-память - “сверхоперативная” память относительно небольшого объема, в которой хранятся наиболее часто используемые участки оперативной памяти. Располагается между микропроцессором и оперативной памятью. Объем- 512    Кб.

       Системная магистраль данных (шина данных) – предназначена для передачи сигналов между устройствами системного блока. Основная характеристика – разрядность, т. е. количество одновременно передаваемых сигналов.

       Видеокарта – управляет работой монитора.

       Накопители  информации на дисках (блок дисков) – для хранения информации используются магнитные и оптические (лазерные) диски. Различают накопитель на жёстком магнитном диске (винчестер), накопители (дисководы) для гибких магнитных дисков и дисководы CD-ROM для лазерных дисков. Отличия:

• Жёсткий диск установлен внутри системного блока и предназначен для постоянного хранения информации, а дискеты и компакт-диски устанавливаются пользователем в дисководы во время работы и используются для обмена программами и данными между компьютерами.
• Объём винчестера измеряется в Гб от 4, объём дискеты – 1,44 Мб, компакт-диск хранит информацию в размере 640-700 Мб.
• Скорость работы с жёстким диском гораздо выше, чем с остальными дисками.

       Сегодня существуют дисководы CD-ROM, позволяющие не только читать данные с компакт-диска, но и записывать их на лазерный диск. Это устройства CD-R и CD-RW. CD-R – дисковод с возможностью однократной записи информации на диск, а CD-RW – для многократной записи.

3.2 Монитор

       Монитор (дисплей) предназначен для вывода на экран текстовой и графической информации. Они могут работать в двух режимах: текстовом и графическом.

         В текстовом режиме экран условно разбивается на 25 строк по 80 символов в каждой строке. В графическом режиме изображение формируется совокупностью точек (пикселей), каждая из которых окрашена в тот или иной цвет.

       Основные  характеристики: 1) Размер экрана по диагонали измеряется дюймами (1дюйм=2,54см) [15¢¢, 17¢¢, 19¢¢, 21¢¢]. 2) Разрешающая способность экрана (разрешение), т. е. количество пикселей по горизонтали и вертикали [800x600, 1024x768, 1600x1280].

       На  четкость изображения влияет размер пикселя. Чем меньше размер пикселя, тем более четкое изображение [0,28мм –0,22мм].

       Последние разработки мониторов позволили  создать абсолютно плоский экран  при небольших габаритах, отсутствие мерцания и практически полное отсутствие электоронно-магнитных излучений. Это “жидкокристаллические” мониторы или LCD мониторы, главным элементом которых является вещество, находящееся в жидком состоянии и обладающее свойствами кристаллов. Такой экран  представляет собой массив ячеек с жидкими кристаллами. Основной эффект - возможность молекул жидкого кристалла поворачивать плоскость поляризации падающей на нее световой волны при приложении на нее электронного поля. Недостатки: фиксированное разрешение, маленький угол обзора, быстродействие (размазывание быстро меняющихся картинок).

3.3.Клавиатура.

       Это устройство ввода информации. С помощью  клавиатуры вводятся алфавитно-цифровые данные, и производится управление работой ПК.

   §4. Дополнительные устройства персонального компьютера

4.1. Устройства вывода  информации.

       Принтер- устройство, выводящее информацию на бумагу. Типы принтеров: 1) матричные: печатающая головка содержит вертикальный ряд тонких матричных иголок [невысокое качество печати].

       2) струйные: специальные чернила выдуваются с помощью сопел микрокаплями на бумагу [высокое качество печати, возможна качественная печать фотоснимков, скорость печати до 12 стр. в мин.].