Программное и аппаратное обеспечение компьютеров
Цель: о знакомиться с открытой архитектурой персонального компьютера, подробно изучить комплектующие ПК, периферийные устройства. Изучить виды программного обеспечения ПК. Задачи: Рассмотреть основные компоненты аппаратного обеспечения; Изучить категории персональных компьютеров; Ознакомиться с видами программного обеспечения.
Архитектура компьютеров Архитектура компьютера - общий принцип построения и организации работы, включая определение функционального состава основных узлов и блоков, а также структуры управляющих и информационных связей между ними, обеспечивающих реализацию заданных целей и характеристик. Принципы фон Неймана В 1945 году Джон фон Нейман сформулировал принципы построения ЭВМ, включая использование двоичной системы и принцип «хранимой программы». Основные блоки По фон Нейману, основные блоки ЭВМ - это устройство управления (УУ), арифметико-логическое устройство (АЛУ), память, внешняя память, устройства ввода и вывода. 1 2 3 Открытая архитектура Современные ПК имеют открытую архитектуру, что позволяет их собирать, модернизировать и ремонтировать по модулям.
Конфигурации компьютеров Конфигурация компьютера определяется кругом задач, которые будут выполняться пользователем. Начальный уровень Процессор AMD с тактовой частотой 3, 8 ГГц, 8 Гбайт оперативной памяти, 1 Тбайт жесткого диска, Windows 10 Домашняя, DVD+/-RW проигрыватель. Универсальные Процессор Intel Core i5 с тактовой частотой 3,9 ГГц, 16 Гбайт оперативной памяти, 1 Тбайт жесткого диска, Windows 10 Домашняя 64, DVD+/-RW проигрыватель. Игровые Процессор Intel Core i7 с тактовой частотой 3,6 ГГц, 16 Гбайт оперативной памяти, 2 Тбайт жесткого диска, Windows 10 Домашняя, DVD+/-RW проигрыватель.
Системный блок Современный персональный компьютер выполнен в виде системного блока, внутри которого находятся основные компоненты : Системная ( материнская ) плата Центральный п роцессор Оперативная память Блок питания Разъемы (порты) для подключения внешних устройств Систем а охлаждения Жесткий диск
Системн ая (материнская) плата Платы расширения Центральный п роцессор Набор микросхем системной логики (НМСЛ) Микросхема оперативной памяти Порты ввода-вывода Микросхема базовой системы ввода-вывода ( BIOS ) Шины
Системный блок Системная плата Микросхема, обеспечивающая взаимодействие узлов компьютера. Обеспечивает связь между компонентами, передачу питания и контроль состояния узлов. Приоритет системной платы : обеспечивает связь между компонентами; отвечает за функционирование устройств, осуществляя передачу питания для всех элементов; контролирует состояния важнейших узлов.
Системный блок Процессор - в ыполняет вычислительные и логические операции с данными. Классифицируется : Быстродействие Выражается в количестве элементарных операций, выполняемых процессором за 1 секунду, и измеряется в гигагерцах. Частота синхронизирующих работу компьютера тактовых импульсов, задаваемых генератором тактовой частоты, которые регулируют выполнение циклов выборки и исполнения команд. Тактовая частота
Системный блок Процессор Цикл процессора – период времени, за который осуществляется выполнение команды исходной программы в машинном виде. Процессор циклически выполняет несколько операций: выборку команды из памяти; распознавание команды (декодирование); выборку данных для выполнения команды; выполнение команды; запись результатов выполнения в память. Частота синхронизирующих работу компьютера тактовых импульсов, задаваемых генератором тактовой частоты, которые регулируют выполнение циклов выборки и исполнения команд. Тактовая частота
Системный блок Процессор Разрядность микропроцессора является характеристикой трех устройств: 1. Шины ввода-вывода данных – служит для приема или передачи данных. 2. Шины адреса, предназначенной для передачи адреса ячейки памяти, в которую или из которой передаются данные; 3. Внутренних регистров, под которыми понимают ячейки памяти внутри процессора, предназначенные для того, чтобы процессор мог выполнять элементарные операции
Системный блок Набор микросхем системной логики (НМСЛ) объединяет несколько микросхем, имеющих разное назначение, например математический сопроцессор, таймер, генератор тактовой частоты и т.д. предназначен для выполнения совокупности операций, связанных с поддержкой работы центрального процессора и обеспечения его наиболее эффективного взаимодействия с устройствами разнородных видов памяти, операционными системами, различными приложениями и интерфейсами Оперативная память Предназначена для записи, считывания и хранения программ, данных и результатов. Используется для временного хранения информации, при выключении компьютера все данные исчезают.
Жёсткий диск Жёсткий диск (HDD) - это устройство постоянной памяти, на котором хранятся личные данные, системные файлы и программы. 1 Функции Хранение данных, системных файлов и программ. 2 Преимущества Большой объём памяти. Берет на себя всю нагрузку. 3 Недостатки Низкая скорость работы по сравнению с SSD.
Шины Шины - это набор электрических проводов, служащих для передачи сигналов между компонентами компьютера. Шина процессора Магистральный канал между процессором и другими устройствами. Шина PCI-Express Универсальная шина ввода-вывода для периферийных компонентов. Пропускная способность Максимальная скорость передачи данных по шине.
Микросхема базовой системы ввода-вывода ( BIOS ) Базовая система ввода-вывода (BIOS) - это интерфейс между аппаратной частью и операционной системой. Функция Описание Самотестирование Проверка работоспособности компонентов при включении компьютера. Настройка параметров Изменение параметров системы с помощью программы Setup BIOS. Поиск загрузочного сектора Поиск загрузочного сектора диска, который может находиться на жестком диске или на сменных накопителях.
Порты ввода-вывода Порт - это многоразрядный вход и (или) выход в компьютер, обеспечивающий подключение устройств. Последовательные порты - разновидность портов, обеспечивающих асинхронное подсоединение устройств - мыши, модема, сканера, дигитайзера и т.д. Обозначение: COM1, COM2,COM3, COM4. Параллельные порты обеспечивают высокое быстродействие за счет параллельной, а не последовательной передачи данных. Используются для подключения принтера к компьютеру. Обозначение: LPT1, LPT2, LPT3.
Платы расширения Платы расширения - это устройства, устанавливаемые в разъемы на системной плате для реализации дополнительных возможностей. Видеокарта Обеспечивает интерфейс между компьютером и монитором. Звуковая карта Преобразует звук из аналоговой формы в цифровую. Сетевая карта Позволяет компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети.
Системный блок Блок питания Обеспечивает необходимым напряжением все компоненты, имея для этого необходимые преобразователи, кабели и разъемы. Выступает в качестве защиты содержимого компьютерных систем от перепадов напряжения, помех. Система охлаждения Предназначена для отвода тепла (т.е. охлаждения) от нагревающихся в процессе работы компьютерных компонентов (процессор, чипсет, транзисторы и диоды, и пр.).
ДИНАМИКА РЫНКА 1 Снижение цен Снижение цен на компьютеры делает их доступными для большего числа людей. 2 Новые производители Появление новых производителей увеличивает конкуренцию и стимулирует инновации. 3 Мобильность Все больше людей переходит с настольных компьютеров на ноутбуки и нетбуки.
КАТЕГОРИИ ПК Начального уровня Недорогие компьютеры, подходящие для работы с офисными программами и интернетом. Производительные Компьютеры для работы с графикой, видео, музыкой и играми. Рабочие станции Мощные компьютеры для сложных задач, таких как проектирование, видеомонтаж и моделирование.
Многообразие внешних устройств Условно все внешние устройства можно разделить на следующие категории: 1 Устройства ввода 2 Устройства вывода 3 Устройства ввода-вывода 4 Внешние запоминающие устройства
Устройства ввода 1 Клавиатура Используется для ввода текста в компьютер. Содержит буквенно-цифровые клавиши, функциональные клавиши, цифровую клавиатуру и клавиши перемещения. 2 Мышь Устройство для указания на элементы компьютерного экрана и их выбора. Современная оптическая мышь бывает проводной и беспроводной. 3 Сканер Устройство, предназначенное для считывания графических данных (в том числе и текстовых) с поверхности бумаги.
Типы сканеров Планшетные Позволяют с высокой скоростью и высоким качеством сканировать плоские объекты. Ручные Предназначены для сканирования вручную. Низкая цена и мобильность, но производительность и качество сканирования крайне низкие. Листопротяжные Страницы документа при считывании пропускаются через специальную щель с помощью направляющих роликов. Барабанные По светочувствительности значительно превосходящие потребительские планшетные устройства, применяются исключительно в крупных типографиях. Разрешение таких сканеров обычно составляет 8000-11 000 точек на дюйм и более.
Джойстик Координатное и манипуляторное устройство, выполненное в виде рукоятки с кнопками. Используется пользователем совместно с игровыми программами и в тренажерах.
Микрофон Электроакустический прибор, преобразующий звуковые колебания в колебания электрического тока. Самые распространенные типы микрофона - динамический и конденсаторный.
Световое перо Световое перо - это устройство, напоминающее ручку, которое позволяет снимать координаты любой точки экрана. Подключенное к компьютеру, оно заменяет мышь, позволяя выбирать и перемещать объекты на мониторе.
Устройства вывода Монитор Устройство отображения данных, используемое для их прямого считывания, а также контроля и управления работой системы. Принтер Печатающее устройство, предназначенное для вывода буквенно-цифровых и графических данных на бумагу. Колонки Используются для воспроизведения звука. В системный блок встроен динамик, однако его качества может хватить лишь на прослушивание звукового сигнала при загрузке компьютера. Наушники Устройство для персонального прослушивания речи, музыки или иных звуковых сигналов.
Методы печати Струйная печать Ионизированные капельки чернил через сопла распыляются на бумагу. Лазерная печать На фоточувствительном барабане с помощью луча лазера создается электро-статическое изображение страницы.
Видеопроектор Видеопроектор - устройство, которое проецирует изображение на большой экран. Он подключается к источнику видеосигнала: DVD-плееру, видеокамере или компьютеру.
Устройства ввода-вывода Веб-камера Предназначена для организации видеонаблюдения, передачи видеоизображения, проведения компьютерных игр и видеоконференций в режиме on-line. Сенсорный экран Применяется в справочных компьютерах в музеях, на выставках, на вокзалах и в аэропортах. Наушники с микрофоном Все больше людей используют наушники с компьютером или ноутбуком. Наушники с микрофоном называются гарнитурами, они бывают двух видов - с одним или с двумя динамиками.
Внешние запоминающие устройства Внешние жесткие диски Флэш-накопители Оптические накопители CD\-ROM и DVD
ВИДЫ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОМПЬЮТЕРОВ
Программы - это упорядоченные последовательности команд. Цель любой компьютерной программы - управление аппаратными средствами. Состав программного обеспечения (ПО) компьютера называют программной конфигурацией.
Уровни программного обеспечения
Уровни программного обеспечения 1 Базовый уровень Самый низкий уровень программного обеспечения. Оно отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Базовые программные средства хранятся в микросхемах ПЗУ. Программы и данные записываются в микросхемы ПЗУ на этапе производства. 2 Системный уровень Системный уровень - переходный. Программы, работающие на этом уровне, обеспечивают взаимодействие прочих программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением, т.е. выполняют « посреднические » функции. Конкретные программы, отвечающие за взаимодействие с конкретными устройствами, называются драйверами устройств ; они входят в состав программного обеспечения системного уровня. Другой класс программ системного уровня отвечает за взаимодействие с пользователем. Именно благодаря им он может вводить данные в вычислительную систему, управлять ее работой и получать результат в удобной для себя форме. Эти программные средства называют средствами обеспечения пользовательского интерфейса. Совокупность программного обеспечения системного уровня образует ядро операционной системы (ОС) компьютера.
Уровни программного обеспечения 3 Служебный уровень Программное обеспечение этого уровня взаимодействует как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Основное назначение служебных программ (их называют утилитами) состоит в автоматизации работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы.
К служебным программным средствам относятся: Диспетчеры файлов (файловые менеджеры) С помощью программ данного класса выполняется большинство операций, связанных с работой с файлами: копирование, перемещение, переименование, удаление, поиск. Типичными представителями этого класса программ являются FAR Manager, Total Commander, FreeComander. Средства сжатия данных (архиваторы ) Программы, которые осуществляют сжатие данных в один файл архива для их более легкой передачи или компактного хранения. Из наиболее популярных программ можно выделить: WinRAR, 7ZIP. Средства диагностики Средства диагностики предназначены для тестирования компьютера или его отдельных компонентов. Они выдают информацию о состоянии, функциональности и возможных программных и физических неполадках указанного оборудования.
Диагностика - систематизированный способ поиска неисправностей с их последующим устранением. Средства контроля (мониторинга) позволяют следить за процессами, происходящими в компьютерной системе. В случае опасности предусмотрена возможность предупреждения, отключения компьютера или изменения режима работы некоторых устройств. Средства коммуникации позволяют общаться в реальном времени с людьми, находящимися на расстоянии от вас. К коммуникационным программам относят Skype, Google Talk и др.; Средства обеспечения компьютерной безопасности включают антивирусы, межсетевые экраны ( файерволы ), программы для шифрования данных и антишпионы.
Уровни программного обеспечения 4 Прикладной уровень Программное обеспечение прикладного уровня представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых на данном рабочем месте выполняются конкретные задания.
Прикладной уровень Текстовые редакторы Текстовые редакторы предназначены для создания и редактирования текста. Дополнительные функции состоят в автоматизации процесса ввода и редактирования. В качестве примера можно привести программу Notepad (Блокнот). Текстовые процессоры Основным отличием текстовых процессоров от текстовых редакторов является то, что они позволяют не только вводить и редактировать тексты, но и внедрять в них графики, формулы, таблицы и другие объекты. Классическим примером текстового процессора является Microsoft Word. Графические редакторы Графические редакторы служат для создания или обработки графических изображений. Примеры программ: Paint, Adobe Photoshop, CorelDRAW.
Прикладной уровень (продолжение) Системы управления базами данных (СУБД) Основными функциями СУБД являются: создание незаполненной структуры базы данных, предоставление средств ее заполнения или импорта данных из таблиц другой базы, обеспечение возможности доступа к данным, а также предоставления средств поиска и фильтрации. Пример: MS SQL Server. Электронные таблицы Электронные таблицы представляют собой программный инструмент, предназначенный для хранения различных типов данных, проведения над ними расчетов. Самое популярное средство работы с электронными таблицами - программа Excel. Системы автоматизированного проектирования (САПР) САПР предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ. Применяются в машиностроении, приборостроении, архитектуре. Наиболее распространенной в мире САПР является программа AutoCAD.
Прикладной уровень (продолжение) Настольные издательские системы Настольные издательские системы позволяют осуществлять электронную верстку широкого спектра основных типов документов: информационного бюллетеня, цветной брошюры, каталога, справочника. Примерами таких программ являются Page Maker, MS Publisher. Экспертные системы Экспертные системы предназначены для анализа данных, содержащихся в базе знаний, и выдачи рекомендаций по запросу пользователя. Экспертные системы способны в сложной ситуации (при недостатке времени, информации или опыта) дать квалифицированную консультацию (совет, подсказку), помогающую специалисту или менеджеру принять обоснованное решение. Веб-редакторы (HTML- редакторы ) Веб-редакторы (HTML-редакторы) позволяют создавать с минимальными временными затратами простые и сложные, красиво оформленные веб-страницы. Одним из наиболее популярных HTML-редакторов в мире является программа Adobe Dreamweaver.
Прикладной уровень (продолжение) Браузеры (обозреватели ) Браузеры (обозреватели) - программные средства, предназначенные для просмотра веб-сайтов. Наиболее популярными являются программы Internet Explorer, Mozilla Firefox, Google Chrome, Opera.
Рефлексия 1. Что такое архитектура компьютера? 3. Перечислите устройства ввода. 2. Назовите наиболее известную фирму, занимающуюся производством процессоров? 5. Какие существуют уровни программного обеспечения? 4. Перечислите устройства вывода?
Домашняя работа Файл домашней работы размещен в сообществе ВК ЦМК Информатика Омавиат
