108

Размещено на http://www.allbest.ru/

Предисловие

В настоящее время предприятия (фирмы) активно используют вычислительную технику для ведения бухгалтерского учета, финансового анализа, контроля выполнения заказов и договоров, подготовки деловых документов, управления документооборотом, принятия управленческих решений, электронной коммерции. При этом возрастает потребность в квалифицированных специалистах экономического профиля, обладающих высоким уровнем знаний в области информатики, легко адаптирующихся к состоянию быстро изменяющегося рынка технического и программного обеспечения вычислительной техники, в первую очередь персональных ЭВМ (ПЭВМ). В этой связи цель дисциплины «Экономическая информатика и информационные технологии» - подготовка студентов экономических специальностей к эффективному использованию современных информационных технологий в будущей профессиональной деятельности.

Основные задачи дисциплины:

- освоение основных понятий информации, как ресурса в современном обществе и способов управления информационными ресурсами,

- изучение основных этапов технологии обработки экономической информации (способы сбора, обработки, хранения и представления результатов),

- решение типовых экономических задач с использованием табличных процессоров, СУБД и интегрированных пакетов,

- приобретение кругозора в области сетевых компьютерных технологий обработки данных.

Раздел 1. Введение в экономическую информатику

Тема 1. Основные понятия информатики

1.1 Информация: классификация информации, свойства информации

Изучение любой дисциплины начинается с формулировки определений ее фундаментальных терминов и категорий. Особенностью термина «информация» является то, что с одной стороны, он является интуитивно понятным практически для всех, а с другой - общепризнанной его трактовки в научной литературе не существует. Термин информация происходит от латинского information, что означает «изложение, разъяснение». Существует несколько определений понятия информация. Информация - совокупность фактов, явлений, событий, представляющих интерес, подлежащих регистрации и обработке. По К.Шеннону (Клод Шеннон - американский инженер и математик, родоначальник теории информации), информация - это снятая неопределенность. Таким образом, в широком смысле - информация - это отображение реального мира; в узком смысле - это сведения о чем-либо; это любые сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и преобразования; это новые сведения об объекте, принятые, понятые и оцененные как полезные конечным потребителем. Следует различать такие понятия как информация, данные и знания. Данными называется информация, представленная в удобном для обработки виде, т.е. это все то, что может быть представлено на некотором носителе в определенной форме (на бумаге в виде цифр, на магнитных лентах и дисках в виде намагниченных участков и т.д.). Из данных извлекается необходимая информация. Данные можно рассматривать как сырье для производства информации. В результате обработки данные приобретают смысл и становятся информацией. Знания - это информация, на основании которой реализуется процесс логического вывода, это проверенный практикой результат познания действительности, т.е. это высшая форма информации.

Классификация информации

Информация может быть классифицирована по различным признакам:

· по форме представления различают символьную (основанная на использовании символов - букв, цифр, знаков), текстовую (тексты - символы, расположенные в определенном порядке), графическую (различные виды изображений), звуковую (упругие волны, распространяющиеся в газах, жидкостях и в твердых телах, воспринимаемые ухом человека и животных);

· по способу представления информация бывает аналоговой - непрерывной (звук, видеоизображения, электрический ток, напряжение) и дискретный (цифровой). Дискретная информация базируется на ряде фиксированных уровней ее представления. Скажем, свет может гореть в окне или не гореть - два уровня. Если этих уровней много, можно говорить о цифровом представлении информации, например, можно говорить о здании с тремя или пятью этажами. Аналоговая информация - непрерывная. Звук к примеру может быть разной громкости и высоты (частоты). Эти параметры непрерывно и плавно меняются. Однако, если задать их рядом дискретных (т.е. постоянных на хотя бы небольшом отрезке времени значений, то можно и аналоговую свести к цифровой. К примеру, популярные сейчас звуковые оптические компакт-диски содержат записи речи и музыки в цифровой форме. Примерно 44 000 раз в секунду берется выборка звукового сигнала и представляется (квантуется) большим числом уровней - порядка 65 000;

· по области знаний и применения - научная, техническая, правовая, производственная, управленческая, экономическая и др.

Информация, которая обеспечивает производство, распределение, обмен и потребление материальных благ и решение организационно-экономического управления, называется управленческой. Важнейшей составляющей управленческой информации является экономическая информация

Экономическая информация - совокупность данных, используемых при осуществлении функций организационно-экономического управления экономикой государства и ее отдельными звеньями.

Информация в современном обществе рассматривается как стратегическое сырье наравне с материальными, энергетическими, людскими и другими ресурсами. Более того, по мнению ведущих ученых мира, начался переход промышленно развитых стран из века энергетики в век информации, о чем свидетельствуют такие факты:

1) время удвоения накопленных научных знаний составляет 1 год,

2) материальные затраты на хранение, передачу и переработку информации превышают аналогичные затраты на энергетику,

3) человечество стало наблюдаемым из космоса - уровень радиоизлучения Земли приближается к уровню радиоизлучения Солнца.

Таким образом, информация является единственным неубывающим ресурсом жизнеобеспечения. Информационный ресурс это организованная совокупность документированной информации, включающая базы данных, знаний, другие информационные массивы во всех областях деятельности.

Свойства информации

Объективность и субъективность. Информация может быть объективной и субъективной. Та информация, которая отражает явления и объекты материального мира, является объективной. Информация, которую создают люди (то есть субъекты), является объективной. Так, сообщение о том, что Казахстан граничит с Китаем, объективно. С другой стороны, информация о том, что специальность «Информационные системы в экономике» лучше чем специальность «Математические методы в экономике», субъективна, поскольку никакой объективной меры измерения преимущества одной специальности от другой нет.

Полнота информации определяет достаточность данных для принятия решений или создания новых данных на основе имеющихся.

Достоверность информации. Существует необходимость отделения полезной информации от посторонней (от помех, шума и других искажений).

Адекватность информации - это степень соответствия реальному объективному состоянию дела. Неадекватная информация может образоваться на основе неполных и недостоверных данных.

Актуальность информации - соответствие текущему моменту времени. Достоверная, но устаревшая информация может привести к ошибочным решениям.

В ходе информационного процесса данные преобразуются из одного вида в другой с помощью различных методов обработки. Обработка данных включает в себя множество операций. В структуре возможных операций с данными можно выделить следующие основные:

· сбор данных - накопление информации с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решений;

· формализация данных - приведение данных, поступающих из различных источников, к одинаковой форме, чтобы сделать их сопоставимыми между собой;

· фильтрация данных - отсеивание «лишних» данных, в которых нет необходимости для принятия решений;

· сортировка данных - упорядочение данных по заданному признаку, с целью удобства использования, что повышает доступность информации;

· архивация данных - организация хранения данных в удобной и легко доступной форме, служит для снижения экономических затрат по хранению данных (экономия памяти) и повышает общую надежность;

· защита данных - комплекс мер направленных на предотвращение утраты, несанкционированного воспроизведения и модификацию данных;

· транспортировка данных - прием и передача данных между удаленными участниками информационного процесса, при этом источник данных принято называть в информатике сервером, а потребителя - клиентом;

· преобразование данных - перевод данных из одной формы в другую или из одной структуры в другую.

Таким образом, обработка данных имеет огромную трудоемкость, которую необходимо автоматизировать.

1.2 Основные понятия: информационная система, информационные технологии, информатика, кибернетика

Информационная система (ИС) - система, реализующая сбор, хранение, обработку и манипулирование данными. Любое предприятие можно рассматривать как ИС, состоящую из элементов, связей между ними, по которым циркулирует некоторая информация, определенным образом представленная, перерабатываемая, передаваемая.

ИС функционирует на базе некоторой информационной технологии (ИТ). В понятие ИТ входят все устройства, носители информации, методы хранения, переработки, принципы обмена информацией.

Информационные технологии - это технологии, ориентированные на получение, обработку и распространение информации. Например, ИТ предприятия 60-70 -х годов прошлого века строились на базе телефона, почты, устных сообщений и т.д. ИТ начала прошлого века - курьеров, посыльных и т.д. ИТ современного этапа - на основе электронной почты, факсов, пейджинговой связи, электронных сетей и т.д.

Огромное количество информации, циркулирующей в современном человеческом обществе, невозможно переработать без ЭВМ, обеспечивающей достоверность, точность и своевременность, т.е. ЭВМ позволяет снимать, так называемый, информационный барьер (составляющие информационного барьера: коммуникативный - искажение и потеря информации при переработке в информационных системах; межъязыковой - представление информации на различных национальных языках; географический - отдаленность стран и континентов; и, наконец, рассеяние информации - публикация материалов в тематически непрофильных для исследуемой отрасли знаний изданиях).

Работа по снятию информационного барьера в конечном счете привела к выделению самостоятельной научной дисциплины - информатики. Термин «информатика» (informatique) введен во Франции в 1960-х годах, образован путем слияния слов: information (информация) и automatique (автоматика), для обозначения области, занимающейся автоматизированной обработкой информации. Существует множество определений данного понятия. Приведем одно из них.

Информатика - наука о методах, средствах обработки информации и решения задач на ЭВМ. Надо сказать, что термин «информатика» не является общепризнанным в области научного знания, в частности, в США для названия данной сферы чаще используется понятие «computer science» или просто «computing»

Говоря об информатике, нельзя обойти молчанием и кибернетику, тем более что кафедра, ведущая курс «ЭИ и ИТ» является кафедрой «Экономической кибернетики и компьютерных технологий». Кибернетика - это наука, занимающаяся изучением автоматизированного управления в сложных динамических системах. Год рождения и отец кибернетики -1948, Норберт Винер. Кибернетика занимается разработкой теории управления, а информатика занимается изучением процессов преобразования и получения информации.

Раздел 2. Техническое обеспечение ПЭВМ

Тема 2. Технические устройства компьютера

2.1 Общие сведения об ЭВМ

2.1.1 Определение и функциональные характеристики ПК

ЭВМ - это комплекс устройств предназначенных для автоматизации процесса алгоритмической обработки информации и вычислений.

Совокупность значимых для пользователя сведений об ЭВМ (функциональная и структурная организация, характеристики и параметры, влияющие на вычислительный процесс) называют архитектурой компьютера.

Характеристики, определяющие архитектуру:

- технические и эксплуатационные характеристики (ТЭХ): производительность (количество операций в секунду), емкость памяти, габаритные размеры, потребляемая мощность, стоимость и др.;

- характеристика и состав функциональных модулей ЭВМ, наличие возможности подключения дополнительных модулей;

- состав программного обеспечения ЭВМ и принципы его взаимодействия с техническими средствами.

Компьютеры, как и люди, имеют свои поколения. Смена поколений компьютеров происходит примерно через каждые 10 лет, начиная с 1945 года, когда был изобретен первый компьютер, причем названные выше ТЭХ отличаются от поколения к поколению примерно в 10 раз в сторону улучшения (к примеру, размеры уменьшаются, производительность увеличивается). Каждое новое поколение компьютеров отличается от предыдущего элементной базой (соответственно поколения: ламповые, транзисторные, на интегральных схемах - ИС, больших интегральных схемах - БИС, и сверхбольших интегральных схемах -СБИС).

2.1.2 Принципы построения и структурная схема ЭВМ фон-неймановского типа

Знаменитый математик Джон фон Нейман, разработавший первые ЭВМ в 1945 г. описал, как должен быть устроен компьютер. Эти основы конструкции компьютера называются принципами фон Неймана. Большинство современных ПК в основных чертах соответствует этим принципам. Прежде всего, ЭВМ должна иметь следующие устройства:

- арифметико-логическое устройство (АЛУ), выполняющее арифметические и логические операции;

- устройство управления (УУ), которое организует процесс выполнения программ;

- запоминающее устройство (ЗУ) или оперативная память (ОП) для хранения программ и данных;

- внешние устройства (УВВ) для ввода-вывода информации.

На рис. 2.1. приведены устройства компьютера и связи между ними (одинарные линии показывают управляющие связи, двойные - информационные). В современных компьютерах АЛУ и УУ, как правило, объединены в единое устройство - центральный процессор (ЦП).

Рис.2.1. Обобщенная структурная схема ЭВМ фон-неймановского типа.

Программа, по которой машина выполняет некоторый процесс обработки данных, распадается на множество мелких составных частей, называемых командами. Каждая команда определяет элементарную частичку процесса обработки данных - машинную операцию. Как и у всего процесса, у каждой операции есть свои исходные данные, называемые ее операндами, и свой результат. Результат операции вырабатывается в зависимости от операндов по точно определенным для данной операции правилам, заложенных в конструкцию машины. Для разных операций эти правила различны (в современных машинах эти правила именуются микропрограммами), в остальном же выполнение любой машинной операции (так называемый элементарный цикл или такт работы машины) происходит по одной и той же схеме и складывается из следующих действий:

1. Из ОП в устройство управления поступает (считывается) очередная команда.

2. Устройство управления анализирует команду и определяет тип операции.

3. В АЛУ выбираются операнды операции. Обычно операнды считываются из ОП, но для некоторых операций содержатся в самой команде.

4. В АЛУ по сигналам, поступающим из устройства управления, вырабатывается результат операции.

5. Результат, как правило, записывается в запоминающее устройство. Для некоторых типов операций может быть передан в устройство управления или остаться в АЛУ, с тем, чтобы им могли воспользоваться последующие операции.

6. Определяется, какая команда должна выполняться следующей, после чего можно вернуться к началу цикла.

Эта упрощенная схема работы машины, для разных мошин возможны различные отступления от этой общей схемы.

ПК нынешнего этапа относятся к 4-му поколению микро-ЭВМ и строятся по принципу ТРЕХ-М, т.е. означающие - малогабаритность, микропрограммируемость и модульность. Модульность или принцип открытой архитектуры означает, что электронная схема ПК состоит из нескольких модулей - электронных плат, что упрощает подключение устройств друг к другу, а также позволяет подключать новые устройства по мере необходимости и возможности.

2.1.3 Классификация ЭВМ

1) По назначению (ранняя классификация) - большие ЭВМ, мини-ЭВМ, микро-ЭВМ, и ПК, которые в свою очередь подразделяются на профессиональные и бытовые.

2) По уровню специализации компьютеры делят на универсальные и специализированные. Специализированные компьютеры предназначены для решения конкретного круга задач. К таким компьютерам относятся, например, бортовые компьютеры автомобилей, судов, самолетов, космических аппаратов; другие компьютеры ориентированы на работу с графикой Специализированные компьютеры, объединяющие компьютеры предприятия в одну сеть, называют файловыми серверами; а во всемирной сети - сетевыми серверами.

3) По типоразмерам. ПК делятся на настольные (desktop), портативные (notebook) и карманные (palmtop).

4) По совместимости - рассматриваются аппаратная совместимость и программная совместимость компьютеров.

5) По типу используемого процессора (основные типы процессоров будут рассмотрены в соответствующей теме).

2.2 Определение и типовой комплект ПЭВМ (ПК)

ПЭВМ (ПК) - микропроцессорная система обработки данных с дружественным пользовательским интерфейсом.

Персональный компьютер является настольной универсальной ЭВМ индивидуального применения.

Ее отличительные особенности:

- компактность и экономичность, обеспечивающие массовое применение;

- несложная операционная система, предоставляющая пользователям простые и удобные средства доступа с ресурсами компьютера и средствам управления решения задач;

- язык программирования высокого уровня, позволяющий проектировать интерактивные процедуры обработки данных;

- телекоммуникационные средства, обеспечивающие подключение ПК к сетям ЭВМ и соответственно доступ к отраслевым, региональным, национальным и международным информационным ресурсам.

Комплектность поставляемой ПЭВМ может быть различной и определяется потребностями (или возможностями) пользователей. Типовой комплект ПЭВМ составляют четыре конструктивных блока: системный блок и внешние устройства - дисплей, клавиатура и манипулятор «мышь».

2.2.1 Структура ПК

ПК состоит, таким образом, из системного блока и внешних устройств.

2.2.1.1 Системный блок ПК

Системный блок реализует все основные процессы по переработке информации, осуществляя хранение программ и данных, управляет работой всех блоков, обеспечивая их системное взаимодействие. Возможности ПК во многом определяются начинкой системного блока. Он содержит: системную материнскую плату (состав которой будет рассмотрен ниже), контроллеры внешних устройств, внешнюю память - накопитель на жестких магнитных дисках, дисководы для гибких магнитных дисков и пр.

Корпусы системного блока могут существенно различаться габаритами и ориентацией максимального размера: вертикальной (Tower - «башня», Bigtower, Miditower, Minitower, Babytower) и горизонтальной (Desktop - «настольный», Slim - «плоский»). Чем меньше корпус ПК, тем сложнее его модернизировать и ремонтировать.

Задняя панель имеет разъем для подключения питания и несколько разъемов на 5, 9, 15 и 25 контактов для подключения внешних устройств. Соединители имеют уникальную форму, обеспечивающие однозначное подключения к ним.

Структурная схема системного блока представлена на рис. 2.2.

На системной плате располагаются различные по форме и величине интегральные схемы следующих элементов:

· микропроцессор (МП);

· сопроцессор;

108

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2.2. Состав системного блока

· внутренняя память машины: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);

· генератор тактовых импульсов;

· устройство управления;

· контроллер клавиатуры.

В зависимости от производителей системные платы могут отличаться друг от друга, однако основной состав остается (могут отсутствовать сопроцессор, или присутствовать дополнительная КЭШ память и т.д.).

Главным элементом (мозгом) ПК является микропроцессор. Микропроцессор - устройство, реализующее все основные операции по обработке информации и управлению, выполненное в виде небольшой интегральной схемы (габаритом со спичечную коробку).

Скорость работы микропроцессора определяет быстродействие ПК. МП отличаются друг от друга типом (моделью) и тактовой частотой. Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) выполняется в одну секунду и измеряется в мегагерцах (МГц). Чем выше модель МП тем выше быстродействие при той же тактовой частоте, так как одна и та же операция выполняется за меньшее количество тактов.

В истории развития МП (фирмы Intel - основного производителя МП) выделяются 7 поколений представленных в таблице 1.

Сопроцессор - устройство обеспечивающее повышение быстродействия ПК (в 10-15 раз). Работает не всегда , а только по мере необходимости.

Внутренняя память машины состоит из постоянного запоминающего устройства (ПЗУ, ПП - постоянная память или ROM - Read Only Memory) и оперативного запоминающего устройства (ОЗУ, ОП - оперативная память или RAM - Read Access Memory).

ПЗУ содержит программы и данные, определяющие работу ПК после включения питания. Информация в ПЗУ записывается на заводе изготовителе и не может быть изменено пользователем (т.е. информация с нее только считывается). В ПЗУ хранятся следующие программы:

Таблица 2.1. Сравнительные характеристики МП фирмы Intel

Поколение МП	Тип	Год выпуска	Тактовая частота МГц	Встроенная КЭШ память	Разрядность бит	Адресуемая память Гб
1	8086,8088 80186, 80188	1978- 1981	4,7-12	Нет	20	1 МБ
2	80286	1982	12-25	Нет	24	1 Мб
3	80386	1985	25-40	Нет	32	4 Гб
4	80486	1989	25-66	8Кб	32	64 Тб
5	Pentium Pentium ММХ	1993	60-200	2 КЭШ 16 Кб	64
6	Pentium Pro, Pentium II, Celeron, Pentium III, Pentium II,III Xeon	1995 - 1999	500-1000	512 КБ-2Мб	64	До 20 Гб
7	Pentium IV	2001	1300-2000	2 Мб и выше	64	40 Гб и выше

· самотестирование устройств компьютера после включения питания;

· начальной загрузки операционной системы и опрос клавиатуры - начальную подготовку ПК к работе;

ОЗУ - энергозависимая память (информация с нее стирается после выключения машины) для оперативной работы с информацией пользователю (для хранения программ, исходных данных и результатов обработки).

Микросхемы памяти ставятся на небольшие платки называемые модулями SIMM, DIMM, RIMM (время доступа от 70-100 нс).

Как ранее отмечалось, технология изготовления микропроцессоров постоянно совершенствуется, их быстродействие растет, это требует в свою очередь увеличения быстродействия ОП. Для этого используют так называемую КЭШ (СОЗУ - сверхоперативное запоминающее устройство) - память повышенного быстродействия, в которой хранятся наиболее часто используемые участки ОП (время доступа 10-20 нс). КЭШ-память находится между ОП и МП. СОЗУ бывает трех уровней: L1, L2 и L3. Первый уровень располагается на кристалле самого микропроцессора (начиная с 486-го); второй уровень на системной плате либо внутри картриджа микропроцессора (начиная с Pentium II и Pentium Pro); третий уровень - это кэш-память, образованная выделением и использованием некоторой части обычного ОЗУ специальными системными программами.

Контроллеры и шина данных. Для работы ПК необходим непрерывный обмен информацией между устройствами ПК вообще, а также между ОП и внешними устройствами. Такой обмен называется вводом - выводом. Для организации такого обмена необходимы два промежуточных звена:

1) для каждого внешнего устройства имеется специальная микросхема - контроллер или адаптер, которая управляет соответствующим внешним устройством программно (с помощью программы -драйвера).

2) все котроллеры и адаптеры взаимодействуют с ОП и микропроцессором через системную магистраль данных - шину данных.

Совокупность этих двух звеньев образуют интерфейс ввода-вывода - программные и аппаратные средства ввода-вывода.

Шина данных это системная магистраль передачи микро-адресов, данных и управляющих сигналов внутри ПК, состоящая из проводников (полосковые линии передачи),, и осуществляющая обмен информацией между МП и ОП, а также между контроллерами и адаптерами внешних устройств. Число проводников в шинах ПК задает разрядность шин.

2.2.1.2 Внешние устройства ПК

Внешние устройства по назначению делятся на четыре группы:

1) устройства хранения данных,

2) устройства ввода данных,

3) устройства вывода данных,

4) устройства обмена данными.

Опишем назначение и состав каждого из перечисленных групп внешних устройств.

1) Устройства хранения данных - внешняя память. Роль памяти в ПЭВМ трудно переоценить. Основное назначение - хранить большие массивы программ и данных, воспринимать (записывать) и выдавать (считывать) необходимую информацию с предельно возможной скоростью. Память компьютера состоит из некоторого количества пронумерованных ячеек, в каждой из которых могут находиться или обрабатываемые данные, или инструкции программ - команды. Все ячейки памяти должны быть одинаково легко доступны для других устройств машины. Единицами объема памяти являются бит и байт. Бит - минимальный объем памяти способный хранить одну двоичную цифру - 0 или 1. Байт - 8 бит, минимально возможный объем памяти, способный хранить один символ (букву, цифру и другие др.) Это исходит из американского стандарта ASCII (American Standard Code for Information Interchange), который требует 8 битов для представления любого символа. Для измерения больших объемов памяти используются следующие измерения:

1 Кб (килобайт) =1024 байт = 2¹⁰байт,

1 Мб (мегабайт) = 1048576 байт = 1024 Кб = 2¹⁰Кб,

1 Гб (гегабайт) = 1073741824 байт = 1024 Мб =2¹⁰Мб,

1 Тб (терабайт) = 1024 Гб =2¹⁰Гб.

В связи с тем, что разные устройства ПК работают с разным быстродействием, существует и иерархия памяти: внутренняя память, внешняя память и архив (рис.2.3.).

Задача внутренней памяти, которая состоит из ПЗУ, ОЗУ и СОЗУ (кэш-памяти), обеспечить оперативность работы машины. Она представлена набором микросхем, свойства которых поддерживаются своими технологиями. Оперативная память, как уже известно - энергозависима и имеет относительно небольшой объем, хотя имеет постоянную тенденцию к увеличению как видно из таблицы 1.

Внешняя память «питает» внутреннюю. Внешняя память осуществляет длительное хранение больших массивов данных. Внешнюю память составляют НЖМД - накопители на жестких магнитных дисках, НГМД - накопители на гибких магнитных дисках и НОД - накопители на оптических дисках.

НГМД имеет дисковод и магнитный диск. Важные характеристики диска - это диаметр (размер - измеряется в дюймах) и плотность записи. Типовые размеры - 3,5'' и 5,25'', кроме того существуют 2,5 и 1,8 дюймовые диски. Для каждого из них, разумеется, есть свои дисководы. Дисковод (иногда его называют приводом) обеспечивает запись и считывание информации на диске с помощью специальной магнитной головки. Гибкий магнитный диск (флоппи-диск, дискета) представляет собой пластину с магнитным покрытием, помещенную в пластиковый чехол. Хранителем информации является магнитное покрытие. Пластмассовый чехол обеспечивает защиту покрытия от механических воздействий. В трехдюймовых дисках щель для магнитной головки защищена от рук пользователя металлической шторкой. Работать с диском можно только после того, как на нем создана определенная магнитная структура. Процесс создания магнитной структуры на диске называется форматированием.

В результате форматирования на диске формируются дорожки, намагниченные определенным образом и сгруппированные по концентрическим окружностям частицы магнитного слоя. Дорожки делятся на части, снабженные адресными метками, позволяющими в дальнейшем осуществить поиск информации. Такие части называют секторами.



108

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2.3. Иерархия памяти ПК

Они являются основной единицей объема внешней памяти, выделяемого для хранения данных, т.к. независимо от объема записываемой/считываемой информации при обращении к диску записывается/считывается целое число секторов. Нумерация поверхностей и дорожек начинается с нуля, а секторов - с единицы. Стандартная емкость диска отражает его тип, указанный на этикетке. У 3,5 дюймовых дисков, наиболее популярных в настоящее время емкость составляет - 1,4 Мб. Для увеличения плотности записи используются современные технологии, такие как применение лазерного луча для точного позиционирования магнитной головки устройства, эффекта Бернулли для бесконтактного способа записи/чтения, при этом емкость увеличивается до 100-200 Мб.

НЖМД типа «винчестер» (hard) имеет дисковод и диски. предназначены для постоянного хранения информации, используемой при работе с ПК: программ операционной системы (ОС), часто используемых программ пользователя, различных приложений. НЖМД представляют собой систему, состоящую из привода, головок чтения/записи, нескольких дисков-носителей и контроллера, обеспечивающего работу всего устройства и передаче данных. Магнитная головка (несколько магнитных головок в специальном позиционере) является одной из наиболее важных частей устройства. Конструкция ее постоянно совершенствуется. Различают следующие типы: монолитные, изготовленные из ферритов; композиционные, состоящие из нескольких видов материалов (стекло, сплавы, керамика); тонкопленчатые, изготавливаемые методом фотолитографии; магниторезистивные, состоящие из двух головок - для записи и для чтения. Каждый из дисков имеет две рабочие поверхности. Скорость вращения дисков может быть: 3600, 4500, 5400,7200,10000,12000 об/мин. С увеличением скорости вращения увеличивается производительность всей системы. Винчестер, также как и гибкие диски, форматируется. К основным параметрам винчестера относятся: среднее время доступа (в современных ПК приблизительно 5-6 мс), скорость обмена данными (в современных ПК приблизительно от 20 до 160 Мб/с в зависимости от интерфейса).

Накопители на оптических дисках (НОД). Принцип работы всех существующих ныне НОД основан на использовании лазерного луча для записи и чтения информации. В процессе записи лазерный луч (модулированный цифровым сигналом) оставляет на активном слое оптического носителя след, который затем можно воспринять по отражению «читающего» лазерного луча меньшей интенсивности.

Такие накопители по кратности записи информации пользователем делятся на три класса: незаписываемые, с однократной записью и перезаписываемые. Незаписываемые - CD-ROM - обеспечивают многократное использование записанной на них еще в процессе изготовления информации. На диск нанесена дорожка-спираль от центра к краю диска, состоящая из отражающих и не отражающих свет точек. Скорость считывания до 150 Кб/с, емкость - 650 Мб. НОД с однократной записью - CD-R (Recordable), WORM-диски - луч лазера прожигает пленку на поверхности диска, меняя отражательную способность. Перезапись невозможна. Такие диски читаются на любом приводе CD-ROM. Перезаписываемые - DVD-RAM, (Digital Versatile Disk - цифровой многофункциональный диск) - «цифровые бумаги», имеют такие же размеры как CD-диск: его диметр 120 мм, толщина 1,2 мм. Может быть как односторонним (емкость - 2,58 Гб), так и двухсторонним (емкость - 5,2 Гб). Срок гарантированного хранения записанной на НОД информации, согласно официальным оценкам, составляет сто лет. Причем можно хранить информацию представленном в любом виде: текст, графику, звук, видеофильмы. Перезаписываемые НОД в свою очередь делятся на оптические и магнитооптические (МО). Магнитооптические имеют еще более лучшие характеристики: емкость 4,6 Гб, скорость обмена данными - 48 Мбит/с (тот же параметр для DVD и CD составляет 10,8 и 1,41 Мбит/с соответственно), в время доступа 17 мс. Такие параметры приближают МО-накопитель к современным моделям накопителей на жестких дисках.

В настоящее время широко развиваются технологии флэш-памяти. Немного поподробнее об этой технологии. Бытует мнение, что название FLASH применительно к типу памяти переводится как «вспышка». Одна из версий его появления говорит о том, что впервые в 1989-90 году компания Toshiba употребила слово Flash в контексте «быстрый, мгновенный» при описании своих новых микросхем. Вообще, изобретателем считается Intel, представившая в 1988 году флэш-память с архитектурой NOR (NOR -- Not OR -- в булевой математике обозначает отрицание «ИЛИ»). Годом позже Toshiba разработала архитектуру NAND (NAND -- Not AND -- в той же булевой математике обозначает отрицание «И»), которая и сегодня используется наряду с той же NOR в микросхемах флэш. Собственно, сейчас можно сказать, что это два различных вида памяти, имеющие в чем-то схожую технологию производства.

Флэш-технология позволяет оснастить системную память уникальными свойствами. Подобно ОЗУ, флэш-память модифицируется электрически внутрисистемно, но подобно ПЗУ, флэш энергонезависима и хранит данные даже после отключения питания. Однако, в отличие от ОЗУ, флэш нельзя переписывать побайтно. Флэш-память читается и записывается байт за байтом и предъявляет новое требование: ее нужно стереть перед тем, как записывать новые данные. Запись (программирование) флэш-памяти - это процесс замены "1" на "0". Стирание - это процесс замены "0" на "1", где флэш стирается блок за блоком. Блоки - это области с фиксированными адресами.

NAND-флэш нашел применение в качестве хранителя больших объемов информации и для ее переноса. Наиболее распространенные сейчас устройства, основанные на этом типе памяти, это флэшдрайвы и карты памяти. Что касается NOR-флэша, то чипы с такой организацией используются в качестве хранителей программного кода (BIOS, RAM карманных компьютеров, мобильных телефонов и т.п.), иногда реализовываются в виде интегрированных решений (ОЗУ, ПЗУ и процессор на одной мини-плате, а то и в одном чипе).

В настоящее время создан Memory Stick на основе технологии флэш-памяти, весит всего 4 г и по размеру не больше пластинки жевательной резинки. В то же время он чрезвычайно прочен и надежен. Модули памяти Memory Stick используются в видеокамерах, цифровых фотоаппаратах, персональных компьютерах, принтерах и других электронных устройствах.

Стримеры - накопители на магнитных лентах, используются, когда необходимо записать большие объемы информации при создании архивных копий. Современные стримеры используют кассеты (картриджи) с магнитной лентой. Емкость картриджей от 250Мб до 35 Гб в зависимости от технологии изготовления.

2) Устройства ввода данных. Клавиатура является одним из основных устройств ввода данных в ПЭВМ. Принцип действия клавиатуры достаточно прост: совокупность датчиков воспринимает давление на клавиши и замыкает тем или иным образом определенную электрическую цепь. Контроллер клавиатуры (читающий сигналы) находится на системной плате системного блока. Наиболее распространены два типа клавиатур: с механическими и мембранными переключателями. Стандартная клавиатура подключается к системному блоку с помощью О-образного (круглого) 5-контактного разъема. Манипулятор мышь также относится к устройством ввода. Различают механические и оптические мыши. В днище механических мышей монтируется маленький шар. При перемещении мыши шар вращается. Движение световой метки (указателя мыши) - есть сумма векторов движения мыши по осям координат, таким образом, осуществляется «привязка» перемещения мыши по столу, с перемещением световой метки по экрану. Механические мыши могут работать практически на любой поверхности, но лучше всего - на специальном коврике. Оптические мыши работают только на клетчатом коврике. Клетка на коврике - это координатная сетка. Луч света, пересекая линии, отсчитывает величину и направление перемещения. Такие мыши весьма требовательны к чистоте коврика. Важным параметром мыши является разрешение. Оно определяется числом импульсов, генерируемых электроникой мыши при перемещении манипулятора на единицу длины, и измеряется в точках на дюйм (dpi - dot per inch). Мышь обычно подключается к системному блоку посредством 9- или 25-контактного D-образного штырькового разъема системного блока. Есть и беспроводные мыши, но они мало распространены.

Дополнительным устройством ввода может являться сканер. Сканер - оптико-электронное считывающее устройство, обеспечивающее ввод текстов и других плоских изображений в машину. Обычно сканеры характеризуются разрешающей способностью (степень детализации воспринимаемого изображения); количеством воспринимаемых оттенков черного и белого (штриховые и полутоновые сканеры) либо цветовой гаммы (цветные); размером обрабатываемых изображений; стоимостью. В основе работы сканера лежит принцип преобразования луча, отраженного от данной точки оригинала в цифровой код, воспринимаемый машиной либо как код светового оттенка (интенсивность) в черно-белых сканерах, либо как код цвета - в цветных. Поэтому в сканере есть источник света, чувствительные датчики и преобразователи.

3 )Устройства вывода данных включают видеосистему и принтеры. Видеосистема ПК состоит из видеоадаптера, размещаемого на системной плате, и дисплея. Видеоадаптер, включающий в себя видеопамять и специализированный процессор, предназначен для преобразования информации от ПК в обычные видеосигналы для дисплея. Видеоадаптер располагается на отдельной плате и устанавливается в системном блоке. Дисплей подключается к видеоадаптеру специальным кабелем через разъем, установленный сзади платы видеоадаптера.

Основные параметры видеоадаптера (таблица 2.2.):

1) разрешающая способность в пикселях по горизонтали и вертикали,

2) режимы работы (текстовый и графический - существует у всех современных адаптерах; в текстовом режиме экран обычно разбит на 25 строк по 80 символов и имеет, следовательно 2000 знакомест; в графическом режиме экран представлен множеством пикселей),

3) число цветов,

4) возможность программной загрузки шрифтов (существует у всех современных адаптерах).

Технические характеристики монитора - размер экрана (14-, 15-, 17-, 19- дюймовые), масса, габариты, потребляемая мощность, стоимость.

Таблица 2.2. Характеристики видеоадаптеров.

Тип видеоадаптера	разрешающая способность в пикселях по горизонтали и вертикали	число цветов
MGA	720х340	2
EGA	640х350	16
VGA	640х480, 320х200	16, 256
SVGA	800х600	256
XGA	1024х768, 1280х1024	256, 16,7млн.

Принтеры - печатающие устройства для получения «твердых» копий документа. По типу делятся на матричные, струйные и лазерные.

Матричные принцип действия, как у компостеров общественного транспорта, каждый символ воспроизводится совокупностью точек-иголок (бывают -9,12,18,24 или 48 игольчатые). Печатающая головка снабжена рядом иголок, которые в нужный момент ударяют через красящую ленту по бумаге. Основные производители Epson, IBM Graphics.

Струйные - изображение формируется микро каплями специальных чернил, выдуваемых на бумагу с помощью специальных сопел.

Лазерные - используют принцип ксерографии. Лазерный луч «рисует» изображение на светочувствительном барабане. Это изображение представлено распределением электрозарядов. При вращении барабана он проходит мимо картриджа с тонером - тонко размельченным красящим порошком. Он создает обычный рисунок, переносимый на бумагу, по которой прокатывается барабан. Нагреванием тонер расплавляется и фиксируется на бумаге. Основной производитель Hewlett-Packard.

Потребительские качества приемлемые для лазерных принтеров:

- аппаратная русификация,

- скорость печати 8 страниц в минуту,

- разрешение 600 точек на дюйм,

- картридж на 6,5 тыс.страниц,

- лоток автоматической подачи бумаги на 250 листов.

У цветных лазерных принтеров принцип действия аналогичен черно-белым, только процесс переноса тонера повторяется 4 раза (для наката тонеров четырех цветов).

Дополнительными устройствами вывода являются плоттер и ризограф.

Плоттер - графопостроитель. Принцип действия - пишущий инструмент - перо - перемещается по бумаге, оставляя след.

Ризограф - множительный аппарат, может работать и как принтер, и как сканер. Принцип действия - сначала оригинал считывается внутренним сканером и запоминается в специальном буфере памяти. После этого устройство делает трафарет и отпечатывает изображение (60-130 копий в минуту).

Одним из дополнительных устройств ПЭВМ является звуковая карта (адаптер). Звуковая карта явилась одним из поздних усовершенствований ПК. Она подключается к одному из слотов материнской платы в виде дочерней карты и выполняет вычислительные операции, связанные с обработкой звука, речи, музыки. Звук воспроизводится через внешние звуковые колонки, подключаемые к выходу звуковой карты. Специальный разъем позволяет отправить звуковой сигнал на внешний усилитель. Имеется также разъем для подключения микрофона, что позволяет записывать речь или музыку и сохранять их на жестком жиске для последующей обработки и использования. Основным параметром звуковой карты является разрядность, определяющая количество битов, используемых при обработке звуковых сигналов и преобразовании их в цифровую форму. Минимальным требованием сегодняшнего дня является 16- разрядная обработка (8-разрядные не обеспечивают стереоэффекта). Чем выше разрядность, тем выше точность преобразования звуковых (аналоговых) сигналов в цифровую форму. В настоящее время наиболее популярны 32- и 64-разрядные звуковые карты.

4) Устройства обмена данными - включают модем, факс-модем и сетевой адаптер. Модем и факс-модем - устройства, обеспечивающие подключение ПК к телефонным линиям связи, и, следовательно, к электронной информационной службе. Бывают встраиваемые в виде платы в системный блок, либо в виде отдельного блока. Факс-модем преобразовывает компьютер в факсимильный аппарат. Сетевой адаптер - служит для объединения ПК в локальную сеть. Он скомпонован в виде стандартной платы расширения ПК.

Раздел 3. Программное обеспечение ПЭВМ

Тема 3. Характеристика и состав программного обеспечения ПК

3.1 Этапы решения задач на компьютере

Технические средства компьютера (hardware) являются универсальным инструментом для решения широкого круга задач. Однако эти задачи решаются лишь в том случае, если компьютеру известен алгоритм их решения. Процессу решения задач на ПЭВМ предшествуют следующие этапы:

1. Постановка задачи. На данном этапе описывается содержание, формулируется цель решения задачи, анализируются данные, определяются условия, при которых она решается;

2. Математическое описание (формулировка) задачи. Производится математическая формализация задачи, при которой существующие соотношения между величинами определяющими результат, выражаются посредством математических формул;

3. Разработка алгоритма решения задачи: а) выбор метода решения, б) разработка схемы алгоритма, при этом учитывается точность вычислений, время, объем памяти и др.;

4. Составление программы на алгоритмическом языке;

5. Отладка программы (исправление ошибок) и анализ результатов.

3.2 Основные понятия основ алгоритмизации и программирования

Существует множество определений понятия алгоритма. Само слово произошло от имени древнегреческого ученого - Мухаммед бен Муса аль-Хорезми, впервые описавшего данное понятие. Алгоритм (algorithm) - это точное предписание, определяющее процесс преобразования исходных данных в конечный результат. Алгоритм - это последовательность арифметических и логических действий приводящих к решению задачи.

Общие свойства алгоритма

Общими свойствами любого алгоритма, являются:

· определенность (детерминированность) - однозначность полученных результатов, независимо от способов решения, пользователя, технических средств;

· массовость - применение одного и того же алгоритма к множеству однотипных задач;

· результативность - возможность получения результата за конечное число шагов;

· дискретность - возможность расчленения процесса на отдельные этапы.

Способы описания алгоритмов (основные):

· словесно - формульный, например, алгоритм решения квадратного уравнения,

· структурный или блок-схемный, где для написания алгоритма используются следующие блоки:

- блок начала и конца,

- блок ввода данных и вывода результатов

- блок арифметический

- блок логический, для проверки логических выражений

Все блоки имеют сквозную нумерацию, вход (их может быть несколько - по логике задачи) и один выход, блок логический имеет два выхода, соответствующие выполнению логического выражения (да - истина) и невыполнению (нет - ложно). Блок начала не имеет входа, блок конца - выхода.

Виды вычислительных процессов.

Существует три основных вида вычислительных процессов (алгоритмических структур): линейный, разветвляющийся и циклический, с помощью которых можно представить структуру алгоритма любой задачи.

Линейным называется вычислительный процесс, в котором операции выполняются последовательно, в порядке их записи. Каждая операция является самостоятельной, независимой от каких - либо условий.

Вычислительный процесс называется разветвляющимся, если для его реализации предусмотрено несколько направлений (ветвей), в зависимости от выполнения какого-то условия процесс должен идти по одной или другой ветви.

Циклическим называется процесс, когда решение задачи сводится к многократному вычислению по одним и тем же зависимостям при различных значениях входящих в них величин. Многократно повторяющиеся участки этого вычислительного процесса называются циклами.

Определения программы, языка программирования, программного обеспечения (ПО).

Программа - данные, их описание и алгоритм, записанный на языке программирования. Действия над данными, предписываемые программой, называются операциями, а сами элементарные предписания - командами. Обычно программы хранятся во внешней памяти компьютера. Для выполнения они загружаются в оперативную память. Программа, постоянно находящаяся в ОЗУ во время работы компьютера, называется резидентной программой.

Программирование - процесс создания программ с ипользованием различных языков программирования.

Языки программирования - формализованные языки для создания программ, исполняемых на компьютере. Языки программирования являются искусственными, со строго определенными синтаксисом и семантикой. Существуют различные языки: процедурные, функциональные, логические и объектно-ориентированные.

3.3 Состав программного обеспечения ПК

Программное обеспечение (ПО - software) - совокупность программ позволяющих осуществить на компьютере автоматизированную обработку информации. Основными компонентами ПО ПК являются:

· инструментальные программы (системы программирования),

· системные программы,

· пакеты прикладных программ (ППП).

Структура ПО и взаимосвязь с пользователем и аппаратными средствами представлена на рисунке 3.1.

Инструментальные программы (системы программирования) - с их помощью пользователь создает новые программы для ПЭВМ. Включают в свой состав средства написания программ (языки программирования) и преобразования их на машинный язык (трансляторы). Различают трансляторы двух типов: компиляторы - осуществляют преобразование команд языка (операторов) в машинные коды для всей программы целиком, и интерпретаторы - осуществляют преобразование операторов во время выполнения программы.

Прикладные программы - обеспечивают решение пользовательских задач. Ключевым понятием здесь является пакет прикладных программ (ППП). ППП - совокупность программ для решения круга задач по определенной тематике или предмету.



108

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3.1. Структура ПО ПК

Различают следующие типы ППП:

· общего назначения,

· методо-ориентированные,

· проблемно-ориентированные

ППП общего назначения ориентированы на автоматизацию широкого класса задач пользователя. К ним относятся:

· текстовые процессоры (например,Microsoft (MS) Word),

· табличные процессоры (MS Excel),

· системы управления базами данных (MS Access),

· системы динамических презентаций (MS PowerPoint),

· графические процессоры (Corel Draw),

· интегрированные системы (MS Works),

· системы автоматизации проектирования (CASE-технологии) и др.

В основе методо - ориентированных ППП лежит реализация разнообразных экономико-математических методов решения задач:

· математического программирования (линейного, динамического, статистического и др.),

· математической статистики,

· теории массового обслуживания. Сетевого планирования и управления.

Проблемно-ориентированные ППП направлены на решение определенной задачи (проблемы) в конкретной предметной области. Среди них: банковские пакеты, пакеты бухгалтерского учета, финансового менеджмента и др.

Системное программное обеспечение обеспечивает функционирование и обслуживание компьютера. В его состав входят:

· операционная система (ОС),

· драйверы,

· программы-оболочки,

· операционные оболочки,

· утилиты (вспомогательные программы).

Основой ПО является ОС, с помощью которой достигается связь пользователя с аппаратными средствами (hardware) и программами (software) (рис 2.1.). Внедрение ОС началось одновременно с компьютерами. ОС состоит управляющих и обслуживающих программ и обеспечивает выполнение двух главных задач:

1. Поддержку работы всех других программ и обеспечение их взаимодействия с аппаратными средствами; распределение памяти; выявление различных событий, возникающих в процессе работы и реакцию на них и др.

2. Возможность общего управления машиной на основе командного языка ОС, например, осуществлять разметку дисков, копирование файлов, запуск любых программ, установка режимов периферийных устройств.

Драйверами называются специальные программы для работы с внешними устройствами (управления ими).

Под оболочкой в вычислительной технике понимают программу, являющуюся надстройкой над другой программой или прослойкой между какой-нибудь программой и пользователем. Например, программная оболочка Norton Commander (NC) выполняет роль надстройкой над ОС семейства MS DOS, облегчая общение с последней.

Операционные оболочки (примером являются Windows 3.x) дают более наглядные средства для выполнения команд DOS и представляют пользователю ряд дополнительных сервисных услуг:

- возможность одновременного выполнения нескольких программ - мультипрограммирование,

- вывод изображений на экран, их редактирование, построение меню, окон на экране и др.

Утилиты - вспомогательные программы: упаковщики, антивирусные программы, диагностики компьютера, кэширования дисков и др.

информация компьютер программное операционная

Тема 4. Характеристики операционных систем ПК

4.1 ОС, классификация ОС, разновидности ОС

В предыдущей теме было дано определение ОС, как комплекса управляющих и обслуживающих программ. Функции (назначение) ОС - предоставление пользователю удобств виртуальной машины и повышение эффективности использования компьютера при рациональном управлении его ресурсами. Под виртуальной машиной понимают функциональный эквивалент воображаемого компьютера с заданной конфигурацией, моделируемый программно-аппаратными средствами реального компьютера. Что же это значит? Процессор компьютера выполняет команды, заданные на машинном языке. Непосредственная подготовка таких команд требует от пользователя знаний языка, специфики построения и взаимодействия аппаратных средств. К примеру, для доступа к хранящейся на магнитном носителе информации необходимо указать номера блоков на диске и номера секторов на дорожке, определить состояние двигателя механизма перемещения головок записи/чтения, обнаружить ошибки и выполнить их анализ и пр. То есть, о широком использовании ПК, кроме как профессионалов, не могло бы быть и речи. Поэтому и возникла необходимость создания ОС - совокупности программ, скрывающих от пользователя особенности физического расположения информации, осуществляющих управления памятью, обработку прерываний, ресурсами машины в целом. В результате пользователю предоставляется виртуальная машина, реализующая работу на логическом уровне.