1.Информатика
- это комплексная, техническая наука,
которая систематизирует приемы создания,
сохранения, воспроизведения, обработки
и передачи данных средствами вычислительной
техники, а также принципы функционирования
этих средств и методы управления ними.
Термин "информатика" происходит
от французского слова Informatique и образован
из двух слов: информация и автоматика.
Этот термин введен во Франции в середине
60-х лет XX ст., когда началось широкое использование
вычислительной техники. Тогда в англоязычных
странах вошел в употребление термин "Computer
Science" для обозначения науки о преобразовании
информации, которая базируется на использовании
вычислительной техники. Теперь эти термины
являются синонимами.Появление информатики
обусловлено возникновением и распространением
новой технологии сбора, обработки и передачи
информации, связанной с фиксацией данных
на машинных носителях.Предмет информатики
как науки составляют:аппаратное обеспечение
средств вычислительной техники;программное
обеспечение средств вычислительной техники;средства
взаимодействия аппаратного и программного
обеспечения;средства взаимодействия
человека с аппаратными и программными
средствами. Средства взаимодействия
в информатике принято называть интерфейсом.
Поэтому средства взаимодействия аппаратного
и программного обеспечения иногда называют
также программно-аппаратным интерфейсом,
а средства взаимодействия человека с
аппаратными и программными средствами
- интерфейсом пользователя.Основной задачей
информатики как науки - это систематизация
приемов и методов работы с аппаратными
и программными средствами вычислительной
техники. Цель систематизации состоит
в том, чтобы выделять, внедрять и развивать
передовые, более эффективные технологии
автоматизации этапов работы с данными,
а также методически обеспечивать новые
технологические исследования.Информатика
- практическая наука. Ее достижения должны
проходить проверку на практике и приниматься
в тех случаях, если они отвечают критерию
повышения эффективности.
Информация-это совокупность сведений
(данных), которая воспринимается из окружающей
среды (входная информация), выдается в
окружающую среду (исходная информация)
или сохраняется внутри определенной
системы. Информация существует в виде
документов, чертежей, рисунков, текстов,
звуковых и световых сигналов, электрических
и нервных импульсов и т.п.. Важнейшие свойства
информации: объективность и субъективность;полнота;достоверность;адекватность;доступность;актуальность.
Данные являются составной частью информации,
представляющие собой зарегистрированные
сигналы.
2. Наименьшей единицей
информации является бит. Бит-
это количество информации, необходимое
для однозначного определения
одного из двух равновероятных
событий. Один бит информации
получает человек, когда он
узнает, опаздывает с прибытием
нужный ему поезд или нет,
был ночью мороз или нет,
присутствует на лекции студент
Иванов или нет и т.д. В
информатике принято рассматривать
последовательности длиной 8 бит.
Такая последовательность называется
байтом. С помощью одного байта
можно записать двоичные коды
256 (28) чисел от 0 до 255. Единицы измерения
информации:1 байт=8 бит 1 килобайт (Кб)
= 1024=210 байт 1 мегабайт (Мб) = 1024 килобайт
1 гигабайт (Гб) = 1024 мегабайт 1 терабайт
(Тб) = 1024 гигабайт. Основные операции, которые
можно производить с данными: сбор
данных – накопление информации
с целью обеспечения достаточной
полноты для принятия решений;
формализация данных – приведения
данных, поступающих из разных
источников, к одинаковой форме, чтобы
сделать их сопоставимыми между
собой, т.е. повысить их уровень доступности;
фильтрация данных – отсеивание
лишних данных, в которых
нет необходимости для принятия решений;
при этом должен уменьшатся уровень
«шума», а достоверность и адекватность
данных должны возрастать; сортировка
данных – упорядочивание данных по заданному
признаку с целью удобства использования;
повышает доступность информации; архивация
данных - организация хранения
данных в удобной и легкодоступной
форме; служит для снижения
экономических затрат по хранению
данных и повышает общую надёжность информационного
процесса в целом; защита данных
– комплекс мер, направленных
на предотвращение утраты, воспроизведения
и модификации данных; приём передача
данных между удалёнными участниками
информационного процесса; при этом
источник данных в информатике
принято называть сервером, а потребителя
– клиентом; преобразование данных –
перевод данных из одной формы в другую
или из одной структуры в другую.
Преобразование данных часто
связано с изменением типа носителя.
Итак, работа с информацией может иметь
огромную трудоёмкость, а, следовательно,
её надо автоматизировать.
3.4. Микропроцессор.
Самым главным элементом в компьютере,
его “мозгом”, является микропроцессор
– небольшая (в несколько сантиметров)
электронная схема, выполняющая все вычисления
и обработку информации. Микропроцессор
умеет производить сотни различных операций
и делает это со скоростью в несколько
десятков или даже сотен миллионов операций
в секунду. В компьютерах типа IBM PC используются
микропроцессоры фирмы Intel, а также совместимые
с ними микропроцессоры других фирм. Сопроцессор.
В тех случаях, когда на компьютере приходится
выполнять много математических вычислений
(например, в инженерных расчетах), к основному
микропроцессору добавляют математический
сопроцессор. Сопроцессор - вспомогательный
процессор, предназначенный для выполнения
математических и логических действий.
Использование сопроцессора позволяет
ускорить процесс обработки информации
компьютером. Он помогает основному микропроцессору
выполнять математические операции над
вещественными числами. Математический
сопроцессор - это содержащий специальные
команды для работы с числами с плавающей
точкой микропроцессор. Новейшие микропроцессоры
фирмы Intel (80486 и выше) сами умеют выполнять
операции над вещественными числами, так
что для них сопроцессоры не требуются.
Контроллеры или адаптеры (схемы, управляющие
внешними устройствами компьютера) находятся
на отдельных платах, которые вставляются
в унифицированные разъемы (слоты) на материнской
плате. Одним из контроллеров, которые
присутствуют почти в каждом компьютере,
является контроллер портов ввода-вывода.
Эти порты бывают следующих типов:-
параллельные (обозначаемые LPT1—LPT4), к
ним обычно подключаются принтеры;-
асинхронные последовательные (обозначаемые
СОМ1—СОМЗ). Через них обычно подсоединяются
мышь, модем и т.д.;- игровой порт
– для подключения джойстика. Некоторые
устройства могут подключаться и к параллельным,
и к последовательным портам. Параллельные
порты выполняют ввод и вывод с большей
скоростью, чем последовательные (за счет
использования большего числа проводов
в кабеле)
5.6. При работе
память компьютера обращается
к одному из двух типов так
называемых «хранилищ» информации.
Энергозависимая память компьютера
- это такое хранилище информации,
которое должно быть постоянно
обновлено, чтобы в нем хранилась
разная информация, необходимая
в данный момент для работы
компьютера. Статическая память
компьютера - это хранилище информации,
рассчитанное на неизменное и
долговременное хранение файлов,
которые должны находиться в
памяти компьютера, после того
как компьютер будет отключен
от электропитания. Оперативная
память. Оперативное запоминающее
устройство (ОЗУ) - область памяти, предназначенная
для хранения информации в
течение одного сеанса работы
с компьютером. Конструктивно
ОЗУ выполнено в виде интегральных
микросхем. Следующим очень важным
элементом компьютера является
оперативная память. Именно из
нее процессор и сопроцессор
берут программы и исходные
данные для обработки, в нее
они записывают полученные результаты.
Название “оперативная” эта
память получила потому, что она
работает очень быстро, так что
процессору не приходится ждать
при чтении данных из памяти
или записи в память. Однако
содержащиеся в ней данные
сохраняются только пока компьютер включен,
при выключении компьютера содержимое
оперативной памяти стирается (за некоторыми
исключениями, о которых говорится ниже).
Кэш-память. Для достаточно быстрых компьютеров
необходимо обеспечить быстрый доступ
к оперативной памяти, иначе микропроцессор
будет простаивать и быстродействие компьютера
уменьшится. Для этого такие компьютеры
могут оснащаться кэш-памятью. Кэш-память
- это “сверхоперативная” память небольшого
объема (обычно от 64 до 256 Кбайт), в которой
хранятся наиболее часто используемые
участки оперативной памяти. Кэш-память
располагается “между” микропроцессором
и оперативной памятью, и при обращении
микропроцессора к памяти сначала производится
поиск нужных данных в кэш-памяти. Поскольку
время доступа к кэш-памяти в несколько
раз меньше, чем к обычной памяти, а в большинстве
случаев необходимые микропроцессору
данные содержатся в кэш-памяти, среднее
время доступа к памяти уменьшается.
7. С физической
точки зрения обе поверхности
всех магнитных дисков в массиве-пакете
содержат дорожки. BIOS не определяет,
к какому конкретно «блину»
относится та или иная дорожка,
поэтому все поверхности пронумерованы
единой сквозной нумерацией. Каждой рабочей
поверхности соответствует своя головка,
по которым, собственно говоря, поверхности
и нумеруются (параметр heads). Физически
максимально допустимое число головок
за всю историю производства винчестеров
было равно 11, но в современных накопителях
более 6 головок не используется. В используемых
ныне магнитных дисках число дорожек равно
80, а число дорожек жесткого диска достигает
нескольких тысяч. Дорожки, как и головки,
идентифицируются номером (внешняя дорожка
и верхняя головка имеет нулевой номер).
Количество дорожек на диске определяется
поверхностной плотностью записи. Дорожки,
в свою очередь, разбиваются на сектора,
являющие минимальными физическими элементами
хранения и адресации данных. Чаще всего,
сектора на каждой дорожке имеют фиксированный
угловой размер, благодаря чему на всех
дорожках располагается одинаковое количество
секторов. Каждая дорожка дискеты 3,5”
содержит 18 секторов. Жесткий диск имеет
обычно от 17 до 63 секторов (так считает
BIOS). Реально же на дорожке современного
накопителя содержится около 100 секторов,
а максимальное их количество равно 256.
Размер сектора определен в 512 байт. Нумерация
секторов на дорожке начинается с единицы,
а не с нуля, в отличие от головок и цилиндров.
Каждый сектор несет не только данные,
но и служебную информацию. В начале каждого
сектора записывается его заголовок (prefix),
по которому определяется начало и номер
сектора, а в конце – заключение (suffix),
в котором находится контрольная сумма
(checksum, CRC), необходимая для проверки целостности
данных. Заголовок сектора включает в
себя идентификатор (ID) сектора, первую
CRC (контрольная сумма) и интервал включения
записи. Идентификатор содержит информацию
о номере цилиндра, головки и сектора.
Далее следует интервал включения записи,
после которого следует 512 байт данных.
За данными располагается вторая CRC и интервал
между записями (секторами), необходимый
для того, чтобы застраховать следующий
сектор от записи на предыдущий. Это может
произойти из-за неравномерной скорости
вращения диска. Завершает сектор прединдексный
интервал, который имеет размер от 693 байт,
служит для компенсации неравномерности
скорости вращения диска. Таким образом,
размер сектора увеличивается до 571 байта,
из которых 512 байт составляют данные.
Вся эта информация записывается на заводе
при низкоуровневом (LowLewel) форматировании,
используя специальные программные средства
(например, Speed Store или Disk Manager) или команды
DOS. Кроме промежутков между секторами
существуют еще и промежутки между самими
дорожками. Префиксы, суффиксы и промежутки
как раз и составляют то пространство
диска, которое теряется при форматировании.
Сектора, находящие друг над другом в пакете
дисков, на которые одновременно может
быть спозиционирован пакет головок, называется
цилиндром. В связи с тем, что накопитель
имеет несколько дисков, расположенных
друг под другом, разбиения дисков идентичны.
Поэтому при рассмотрении жестких дисков
чаще говорят о цилиндрах, чем о дорожках.
Логическая структура . Кроме того, что
накопитель должен быть сконфигурирован
в CMOS, его логическую структуру должна
понимать операционная система. Для обращения
к информации используется кластер (allocation
unit) – минимальная логическая единица
доступа к информации. Каждый кластер
состоит из нескольких секторов (8 и более).
Каждый кластер пронумерован и может быть
либо свободен, либо монопольно занят
для хранения определенного файла, даже
если не все сектора внутри его заняты.
Следовательно, даже файл размером несколько
байт требует целого кластера. В результате,
на каждом файле теряется около половины
кластера. Чем больше размер кластера,
тем больше потери. Использование кластеров
позволяет ускорить работу, так количество
кластеров существенно меньше количества
секторов. Нумерация кластеров не соответствует
их порядковому расположению на дисках.
При работе используется тот факт, что
при записи данных используются все сектора,
которые на данный момент находятся под
всеми головками, таким образом, заполняется
цилиндр. Прежде чем перейти к следующему
цилиндру, заполняется текущий чтобы иметь
возможность считывать как можно больше
информации без перемещения головок. Для
DOS версии 3.0 и выше используется алгоритм
следующего свободного кластера размещения
файлов на диске. Кластеры устроены так,
что каждый из них ссылается на последующий.
При работе DOS ищет свободные кластеры
не с начала диска, а с места последней
записи на диск. DOS устанавливает указатель
последнего записанного кластера и ищет
свободные кластеры, пользуясь этим указателем.
Указатель размещается в RAM и уничтожается
при перезарузке. Если DOS дошла до конца
диска, то указатель также удаляется, а
поиск начинается с начала диска. Таким
образом осуществляются операции файлами
на диске. Этот алгоритм позволяет восстанавливать
удаленные файлы. При удалении файла в
начало его первого кластера ставится
знак «?», и все кластеры, связанные с данным
считаются свободными. Указатель выставляется
на следующий свободный кластер, запись
продолжается в идущих далее свободных
кластерах. Перезапись кластера, в котором
произошло удаление, произойдет только
когда указатель в новом цикле дойдет
до данного кластера. Даже, если переписывается
один файл поверх другого, то запись работает
по такой же схеме. А для каждого нового
файла используется первая свободная
запись.
8. Периферийные устройства
- это устройства, которые подключаются
к контроллерам ПК и расширяют
его функциональные возможности
. По назначению дополнительные устройства
разделяются на: устройства ввода (трэкболлы,
джойстики, световые перья, сканеры, цифровые
камеры, диджитайзеры) ;устройства вывода
(плоттеры или графопостроители) ;устройства
хранения (стримеры, zip - накопители, магнитооптические
накопители, накопители HiFD и др.) устройства
обмена (модемы)
9. Принтер (от англ. print
— печать) — периферийное устройство
компьютера, предназначенное для перевода
текста или графики на физический носитель,
из как правило, хранящегося в электронном
виде. Матричные принтеры — старейшие
из ныне применяемых типов принтеров,
их механизм был изобретён в 1964 году японской
корпорацией Seiko Epson. Изображение формируется
печатающей головкой, которая состоит
из набора иголок (игольчатая матрица),
приводимых в действие электромагнитами.
Головка передвигается построчно вдоль
листа, при этом иголки ударяют по бумаге
через красящую ленту, формируя точечное
изображение. Основными недостатками
матричных принтеров являются монохромность
(хотя существовали и цветные матричные
принтеры, по очень высокой цене), низкая
скорость работы и высокий уровень шума,
который достигает 25 дБ. Выпускаются также
высокоскоростные линейно-матричные принтеры,
в которых большое количество иголок равномерно
расположены на челночном механизме (фрете)
по всей ширине листа. Матричные принтеры,
несмотря на полное вытеснение их из бытовой
и офисной сферы, до сих пор достаточно
широко используются в некоторых областях
(банковское дело — печать документов
под копирку, и др.). Принцип действия
струйных принтеров похож на матричные
принтеры тем, что изображение на носителе
формируется из точек. Но вместо головок
с иголками в струйных принтерах используется
матрица дюз (т. н. головка), печатающая
жидкими красителями. Печатающая головка
может быть встроена в картриджи с красителями.
В других моделях офисных принтеров используются
сменные картриджи, печатующая головка,
при замене картриджа не демонтируется.
На большинстве принтеров промышленного
назначения чернила подаются в головы,
закреплённые в каретке, через систему
автоматической подачи чернил. Лазерный
принтер.Технология — прародитель современной
лазерной печати появилась в 1938 году —
Честер Карлсон изобрёл способ печати,
названный электрография, затем переименованный
в ксерографию. Принцип технологии заключался
в следующем. По поверхности фотобарабана
коротроном (скоротроном) заряда (вал заряда)
равномерно распределяется статический
заряд, после этого светодиодным лазером
(в светодиодных принтерах — светодиодной
линейкой) в нужных местах этот заряд снимается
— тем самым на поверхность фотобарабана
помещается скрытое изображение. Далее
на фотобарабан наносится тонер. Тонер
притягивается к разряженным участкам
поверхности фотобарабана, сохранившей
скрытое изображение. После этого фотобарабан
прокатывается по бумаге, и тонер переносится
на бумагу коротроном переноса (вал переноса).
После этого бумага проходит через блок
термозакрепления (печка) для фиксации
тонера, а фотобарабан очищается от остатков
тонера и разряжается в узле очистки. Первым
лазерным принтером стал EARS (Ethernet, Alto, Research
character generator, Scanned Laser Output Terminal), изобретённый
и созданный в 1971 году в корпорации Xerox,
а их серийное производство было налажено
во второй половине 1970-х. Принтер Xerox 9700
можно было приобрести в то время за 350
тысяч долларов, зато печатал он со скоростью
120 стр./мин.
10. Программное обеспечение
(ПО) — это совокупность программ,
позволяющая организовать решение
задач на ЭВМ. ПО и архитектура
ЭВМ (аппаратное обеспечение) образуют
комплекс взаимосвязанных и разнообразных
функциональных средств ЭВМ, определяющих
способность решения того или иного класса
задач. Необходимо различать ПО и математическое
обеспечение (МО). Программное обеспечение
делится на 3 класса: системное ПО, прикладное
ПО и системы программирования (инструментальные
системы). Главную часть системного ПО
составляет Операционная система (ОС).
К системному ПО также относятся программы
для диагностики и контроля работы компьютера,
архиваторы, антивирусы, программы для
обслуживания дисков, программные оболочки,
драйверы внешних устройств, сетевое ПО
и телекоммуникационные программы. Примеры
важнейших системных программ: MS-DOS, Norton
Commander, Norton Utilities, Windows. Прикладное ПО предназначено
для решения определенного класса задач
пользователей. Существуют пакеты прикладных
программ (например, MS Works) и библиотеки
стандартных программ (например, MathCad для
вычисления функций, построения графиков
и решения уравнений). Компьютеры широко
используются для подготовки к печати
различных документов. Подготовленный
и оформленный документ затем распечатывается
на принтере. Программы, предназначенные
для ввода и обработки текстов на ПК, называются
текстовыми редакторами. Процесс подготовки
текстов называется редактированием.
Примеры важнейших текстовых редакторов:
Лексикон, Word. Современное прикладное
ПО включает в себя основные офисные компьютерные
технологии: текстовый процессор (технология
обработки текста), табличный процессор
(технология обработки численных данных),
система управления базами данных (технология
обработки данных различной природы),
графический редактор (технология обработки
графических изображений). Примером пакета
программ, содержащим важнейшие офисные
компьютерные технологии, является Microsoft
Office 2003 Windows. К прикладному ПО относятся
текстовые и графические редакторы, электронные
таблицы, системы управления базами данных
(СУБД), графические редакторы систем автоматизированного
проектирования (САПР), автоматизированные
рабочие места (АРМ) бухгалтера, секретаря
и т.д., издательские, информационные и
справочные системы, обучающие и тестирующие
программы, игровые программы. Примеры
важнейших прикладных программ: Word, Excel,
AutoCad. Важнейшей частью ПО являются системы
программирования (инструментальные системы),
позволяющие разрабатывать новые программы
на языках программирования. Примеры важнейших
систем программирования: Turbo Pascal, QBasic,
Borland C++, Visual Basic.
11. Операционная система
составляет основу программного
обеспечения ПК. Операционная система
представляет комплекс системных
и служебных программных средств,
который обеспечивает взаимодействие
пользователя с компьютером и
выполнение всех других программ.
С одной стороны, она опирается
на базовое программное обеспечение
ПК, входящее в его систему
BIOS, с другой стороны, она сама
является опорой для программного
обеспечения более высоких уровней
– прикладных и большинства
служебных приложений. Для того
чтобы компьютер мог работать,
на его жестком диске должна
быть установлена (записана) операционная
система. При включении компьютера
она считывается с дисковой
памяти и размещается в ОЗУ.
Этот процесс называется загрузкой
операционной системы. Операционные
системы различаются особенностями
реализации алгоритмов управления
ресурсами компьютера, областями
использования. Так, в зависимости
от алгоритма управления процессором,
операционные системы делятся
на: Однозадачные и многозадачные;Однопользовательские
и многопользовательские;Однопроцессорные
и многопроцессорные системы;Локальные
и сетевые. По числу одновременно выполняемых
задач операционные системы делятся на
два класса:Однозадачные (MS DOS) Многозадачные
(OS/2, Unix, Windows). В однозадачных системах
используются средства управления периферийными
устройствами, средства управления файлами,
средства общения с пользователями. Многозадачные
ОС используют все средства, которые характерны
для однозадачных, и, кроме того, управляют
разделением совместно используемых ресурсов:
процессор, ОЗУ, файлы и внешние устройства.
В зависимости от областей использования
многозадачные ОС подразделяются на три
типа: Системы пакетной обработки (ОС ЕС),Системы
с разделением времени (Unix, Linux, Windows),Системы
реального времени (RT11). Системы пакетной
обработки предназначены для решения
задач, которые не требуют быстрого получения
результатов. Главной целью ОС пакетной
обработки является максимальная пропускная
способность или решение максимального
числа задач в единицу времени. Эти системы
обеспечивают высокую производительность
при обработке больших объемов информации,
но снижают эффективность работы пользователя
в интерактивном режиме. В системах
с разделением времени для выполнения
каждой задачи выделяется небольшой промежуток
времени, и ни одна задача не занимает
процессор надолго. Если этот промежуток
времени выбран минимальным, то создается
видимость одновременного выполнения
нескольких задач. Эти системы обладают
меньшей пропускной способностью, но обеспечивают
высокую эффективность работы пользователя
в интерактивном режиме. Системы реального
времени применяются для управления
технологическим процессом или техническим
объектом, например, летательным объектом,
станком и т.д. По числу одновременно работающих
пользователей на ЭВМ ОС разделяются на
однопользовательские (MS DOS) и многопользовательские
(Unix, Linux, Windows 95 - XP) .В многопользовательских
ОС каждый пользователь настраивает для
себя интерфейс пользователя, т.е. может
создать собственные наборы ярлыков, группы
программ, задать индивидуальную цветовую
схему, переместить в удобное место панель
задач и добавить в меню Пуск новые пункты.
В многопользовательских ОС существуют
средства защиты информации каждого пользователя
от несанкционированного доступа других
пользователей.