Электронно - вычислительные машины

1. Единицы измерения информации

1 бит
1 байт	= 8 бит
1 Кбайт (килобайт)	= 210 байт = 1024 байт	~ 1 тысяча байт
1 Мбайт (мегабайт)	= 210 Кбайт = 220 байт	~ 1 миллион байт
1 Гбайт (гигабайт)	= 210 Мбайт = 230 байт	~ 1 миллиард байт

2. Функциональная организация компьютера

Основные функции определяют назначение ЭВМ: обработка и хранение информации, обмен информацией с внешними объектами. Дополнительные функции  повышают эффективность выполнения основных функций: обеспечивают эффективные  режимы ее работы, диалог с пользователем, высокую надежность и др. Названные  функции ЭВМ реализуются с  помощью ее компонентов: аппаратных и программных средств.

Микропроцессор - небольшая электронная схема, выполняющая все вычисления и обработку информации. 

Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет в одну секунду. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (Мгц).

Оперативная память. Из оперативной памяти процессор берет программы и исходные данные для обработки, в нее он записывает полученные результаты. Оперативная память работает очень быстро, содержащиеся в ней данные сохраняются только пока компьютер включен, при выключении компьютера содержимое оперативной памяти стирается.

Контроллеры и шина. Чтобы компьютер мог работать, необходимо, чтобы в его оперативной памяти находились программа (последовательность команд, записанная на языке понятном процессору) и данные. А попадают они туда из различных устройств компьютера: - клавиатуры, дисководов для магнитных дисков и т.д. Обычно эти устройства называют внешними. 
Таким образом, для работы компьютера необходим обмен информацией между оперативной памятью и внешними устройствами. Такой обмен называется вводом-выводом. Но этот обмен не происходит непосредственно: между любым внешним устройством и оперативной памятью в компьютере имеются два промежуточных звена:

Контроллер или  адаптер - электронная схема, которая управляет работой какого-либо внешнего устройства.

Шина - системная магистраль передачи данных

Дисководы- устройства для записи, считывания и длительного хранения информации на гибких магнитных дисках (дискетах). Объем информации, который может быть размещен на дискете, различен для различных типов дискет. Самые распространенные на сегодня дискеты - 1.44 Мбайта.

Винчестеры - устройства для записи, считывания и длительного хранения информации на жестких магнитных дисках. Необходимый объем винчестера зависит от потребностей и материальных возможностей пользователя, на сегодняшний день –1 Гбайт и выше.

Принтеры - печатающие устройства, предназначенные для вывода информации на бумагу. Существует несколько тысяч моделей принтеров. Как правило, применяются принтеры следующих типов: матричные, струйные и лазерные.

Мониторы - устройства, предназначенные для вывода на экран текстовой и графической информации.

Дополнительные устройства

Мышь - манипулятор для ввода информации в компьютер. Модем - устройство для обмена информацией между компьютерами через телефонные, оптоволоконные и др. Сети.

Сканер - устройство для считывания графической и текстовой информации в компьютер с бумажных носителей информации. Плоттер - устройство для вывода чертежей на бумагу.

3. Процессор. Поколение процессоров

Центральный ( ЦПУ-центральное обрабатывающее устройство) — электронный блок либо микросхема — исполнитель машинных инструкций (кода программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера. Иногда называют микропроцессором или просто процессором. Изначально термин центральное процессорное устройство описывал специализированный класслогических машин, предназначенных для выполнения сложных компьютерных программ. Вследствие довольно точного соответствия этого назначения функциям существовавших в то время компьютерных процессоров, он естественным образом был перенесён на сами компьютеры. Начало применения термина и его аббревиатуры по отношению к компьютерным системам было положено в 1960-е годы. Устройство, архитектура и реализация процессоров с тех пор неоднократно менялись, однако их основные исполняемые функции остались теми же, что и прежде.

Процессоры первого поколения работают на частотах 60 и 66 МГц, имеют 273-контактный корпус PGА и рассчитаны на напряжение питания 5 В. Процессоры Pentium первого поколения производятся по биполярной BiCMOS- технологии, при которой используется структура минимального размера (0,8 мкм).

Процессоры второго поколения

7 марта 1994 года Intel начала выпуск процессоров Pentium второго поколения. Эти процессоры работают на частотах 90 и 100 МГц; существует также модель, работающая на частоте 75 МГц. Кроме того, появились модификации, рассчитанные на 120 и 133, 150, 166 и 200 МГц. В более быстродействующих версиях процессора Pentium второго поколения используется еще меньший кристалл, созданный по 0,35-микронной BiCMOS-технологии. Процессоры выпускаются в 296-контактном корпусе SPGA, который не совместим с корпусом процессора первого поколения.

3-е поколение. Защищенный режим работы процессора (правда, впервые он был реализован в 286-ых процессорах, но активно использоваться начал лишь в 386-ых).

4-е поколение. Встроенный сопроцессор (правда, были модели, в которых он был отключен) и конвейер (специальное устройство, реализующее такой метод обработки команд внутри микропроцессора, при котором исполнение команды разбивается на несколько этапов). Конвейер в 486-ом процессоре состоял из следующих 5 этапов: выборки команды из кэш- или оперативной памяти; декодирования команды; генерации адреса, при которой определялись адреса операндов в памяти; выполнения операции с помощью арифметическо-логического устройства; записи результата.

5-е поколение. Два конвейера (суперскалярное исполнение), два встроенных кэша (один - для команд, второй - для обрабатываемых данных), новый набор команд - ММХ (в Pentium MMX) и шина данных вдвое шире, чем в 486-

6-е поколение. Первым процессором шестого поколения стал процессор Pentium Pro. Процессор был объявлен в сентябре 1995 года, а продажи начались в 1996 году. Процессор устанавливался в гнездо Socket 8 и был несовместим с процессорами семейства Pentium. Внутри корпуса процессора на самом деле содержалось две различных микросхемы: собственно ядро процессора и кэш память второго уровня. Различные модификации процессора Pentium Pro имели кэш-память второго уровня объемом 256кб, 512кб, 1Мб и даже 2Мб (!!!), причем кэш-память второго уровня, находясь в самом процессоре, работала на частоте ядра процессора, а не на частоте системной шины!!! В процессоре была реализована двойная независимая шина (DIB), которая состоит из 64-битной шины кэш-памяти (на частоте процессора) и внешней шины данных процессора. Внешняя шина данных, как и у Pentium - 64-разрядная. Регистры процессора остались 32-разрядными, причем архитектура процессора глубоко оптимизирована на исполнение именно 32-разрядного кода: производительность на 32-битных приложениях значительно выше производительности обычного Pentium на такой же частоте, а производительность в 16-разрядных приложениях - существенно ниже чем у Pentium.ых, - 64 бита.

4. Запоминающие устройства, их назначение

Персональные компьютеры имеют четыре иерархических уровня памяти: 
 
микропроцессорная память; 
основная память; 
регистровая кэш-память; 
внешняя память. 
Микропроцессорная память рассмотрена выше. Основная память предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с другими устройствами компьютера. Функции памяти: 

прием информации от других устройств; 
запоминание информации; 
выдача информации по запросу в другие устройства машины. 
Основная память содержит два вида запоминающих устройств: 
 
ПЗУ — постоянное запоминающее устройство; 
ОЗУ — оперативное запоминающее устройство. 
ПЗУ предназначено для хранения постоянной программной и справочной информации. Данные в ПЗУ заносятся при изготовлении. Информацию, хранящуюся в ПЗУ, можно только считывать, но не изменять. 
 
В ПЗУ находятся: 
 
программа управления работой процессора; 
программа запуска и остановка компьютера; 
программы тестирования устройств, проверяющие при каждом включении компьютера правильность работы его блоков; 
программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью; 
информация о том, где на диске находится операционная система. 
ПЗУ является энергонезависимой памятью, при отключении питания информация в нем сохраняется. 
 
ОЗУ предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе, выполняемом компьютером в текущий период времени. 
 
Главными достоинствами оперативной памяти являются ее высокое быстродействие и возможность обращения к каждой ячейке памяти отдельно (прямой адресный доступ к памяти). Все ячейки памяти объединены в группы по 8 бит (1 байт), каждая такая группа имеет адрес, по которому к ней можно обратиться. 
 
ОЗУ является энергозависимой памятью, при выключении питания информация в нем стирается. 
 
В современных компьютерах объем памяти обычно составляет 8-128 Мбайт. Объем памяти — важная характеристика компьютера, она влияет на скорость работы и работоспособность программ. 
 
Кроме ПЗУ и ОЗУ на системной плате имеется и энергонезависимая CMOS-память, постоянно питающаяся от своего аккумулятора. В ней хранятся параметры конфигурации компьютера, которые проверяются при каждом рключении системы. Это полупостоянная память. Для изменения параметров конфигурации компьютера в BIOS содержится программа настройки конфигурации компьютера - SETUP. 
 
Для ускорения доступа к оперативной памяти используется специальная сверхбыстродействующая кэш-память, которая располагается как бы «между» микропроцессором и оперативной памятью, в ней хранятся копии наиболее часто используемых участков оперативной памяти. Регистры кэш-памяти недоступны для пользователя. 
 
В кэш-памяти хранятся данные, которые микропроцессор получил и будет использовать в ближайшие такты своей работы. Быстрый доступ к этим данным позволяет сократить время выполнения очередных команд программы. 
 
Микропроцессоры, начиная от МП 80486, имеют свою встроенную кэш-память. Микропроцессоры Pentium и Реntium Pro имеют кэш-память отдельно для данных и отдельно для команд. Для всех микропроцессоров может использоваться дополнительная кэш-память, размещаемая на материнской плате вне микропроцессора, емкость которой может достигать нескольких Мбайт. Внешняя память относится к внешним устройствам компьютера и используется для долговременного хранения любой информации, которая может потребоваться для решения задач. В частности, во внешней памяти хранятся все программное обеспечение компьютера. 
 
Устройства внешней памяти — внешние запоминающие устройства — весьма разнообразны. Их можно классифицировать по виду носителя, по типу конструкции, по принципу записи и считывания информации, по методу доступа и т. д. 
 
Наиболее распространенными внешними запоминающими устройствами являются: 
 
накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД); 
накопители на гибких магнитных дисках (НГМД); 
накопители на оптических дисках (CD-ROM). 
Реже в качестве устройств внешней памяти персонального компьютера используются запоминающие устройства на кассетной магнитной ленте — стримеры. 
 
Накопители на дисках — это устройства для чтения и записи с магнитных или оптических носителей. Назначение этих накопителей — хранение больших объемов информации, запись и выдача хранимой информации по запросу в оперативное запоминающее устройство. 
 
НЖМД и НГМД различаются лишь конструктивно, объемами хранимой информации и временем поиска, записи и считывания информации. 
 
В качестве запоминающей среды у магнитных дисков используются магнитные материалы со специальными свойствами, позволяющими фиксировать два магнитных состояния — два направления намагниченности. Каждому из этих состояний ставятся в соответствие двоичные цифры 0 и 1. Информация на магнитные диски записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических окружностей — дорожек (треков). Количество дорожек на диске и их информационная емкость зависят от типа диска, конструкции накопителя, качества магнитных головок и магнитного покрытия. Каждая дорожка разбита на секторы. В одном секторе обычно размещается 512 байт данных. Обмен данными между накопителем на магнитном диске и оперативной памятью осуществляется последовательно целым числом секторов. Для жесткого магнитного диска используется также понятие цилиндра — совокупности дорожек, находящихся на одинаковом расстоянии от центра диска. 
 
Диски относятся к машинным носителям информации с прямым доступом. Это означает, что компьютер может обратиться к дорожке, на которой начинается участок с искомой информацией или куда нужно записать новую информацию, непосредственно, где бы ни , находилась головка записи и чтения накопителя. 
 
Все диски — и магнитные, и оптические — характеризуются своим диаметром (форм-фактором). Из гибких магнитных дисков наибольшее распространение получили диски диаметром 3,5(89 мм). Емкость этих дисков составляет 1,2 и 1,44 Мбайт. 
 
Накопители на жестких магнитных дисках получили название «винчестер». Этот термин возник из жаргонного названия первой модели жесткого диска, имевшего 30 дорожек по 30 секторов каждая, что случайно совпало с калибром охотничьего ружья «винчестер». Емкость накопителя на жестком магнитном диске измеряется в Мбайтах и Гбайтах. 
 
В последнее время появились новые накопители на магнитных дисках — ZIP-диске — переносные устройства емкостью 230-280 Мбайт. 
 
В последние годы самое широкое распространение получили накопители на оптических дисках (CD-ROM). Благодаря маленьким размерам, большой емкости и надежности эти накопители становятся все более популярными. Емкость накопителей на оптических дисках — от 640 Мбайт и выше. 
 
Оптические диски делятся на неперезаписываемые лазерно-оптические диски, перезаписываемые лазерно-оптические диски и перезаписываемые магнитооптические диски. Неперезаписываемые диски поставляются фирмами-изготовителями с уже записанной на них информацией. Запись информации на них возможна только в лабораторных условиях, вне компьютера.

5. Устройства ввода и вывода информации, их назначение

Клавиатура – традиционное устройство ввода данных в компьютер. Клавиатурами оснащены как персональные компьютеры, так и терминалы мэйнфреймов. Клавиатура современного компьютера содержит обычно 101 или 102 клавиши.

Мышь была разработана довольно давно (в 60-х годах), но стала широко использоваться только с приходом в мир персональных компьютеров графического пользовательского интерфейса. Обычно мышь, как и клавиатура, подключается к компьютеру с помощью кабеля. Пользоваться мышью легко – вы передвигаете ее по столу, а на экране компьютера синхронно перемещается курсор. Чтобы активизировать некоторую опцию, нужно щелкнуть левой (left) клавишей мыши. С помощью мыши можно также "рисовать" на экране картинки.

Сенсорные экраны предназначены для тех, кто не может пользоваться обычной клавиатурой. Пользователь может ввести символ или команду прикосновением пальца к определенной области экрана. Сенсорные экраны используются в основном на сладах продукции, в ресторанах, супермаркетах. К примеру, в магазинах Muse Inc. (Бруклин), продающей компакт-диски, можно прослушать желаемую композицию, прикоснувшись пальцем к ее названию на экране компьютера. Слушая выбранную мелодию, вы можете одним прикосновением вызвать список других композиций исполнителя.

Мониторы  – наиболее популярные устройства отображения информации. Основа большинства современных мониторов – электронно-лучевая трубка, ЭЛТ (cathode ray tube, CRT). По принципу работы ЭЛТ напоминают кинескопы, используемые в обычных телевизорах – электронная пушка испускает пучок электронов, высвечивающих на экране картинку, состоящую из точек (pixels). Чем больше точек может вместить экран, тем выше разрешение монитора. Большинство мониторов поддерживают режимы разрешения 800x600 и 1024x768 точек.

Принтеры выполняют печать информации на бумаге или пленке (результат, получаемый при печати, называют твердой копией [hard copy]). 
Принтеры бывают матричные (dot matrix), струйные (inkjet), лазерные (laser) и термографические (thermal transfer). К последним относятся сублимационные и твердочернильные. Большинство принтеров печатают от 2 до 8 страниц в минуту. Линейно-матричные принтеры могут печатать до 20000 строк в минуту.

6. Клавиатура. Группы и функции клавиш

 
Клавиши клавиатуры разделены на несколько  групп, в зависимости от функций.

Клавиши набора (алфавитно-цифровые). Эти клавиши включают те же клавиши с буквами, цифрами, знаками препинания и символами, что и обычная пишущая машинка.

Клавиши управления. Эти клавиши используются по отдельности или в различных комбинациях для выполнения определенных действий. Чаще всего используются клавиши управления CTRL, ALT, клавиша с эмблемой Windows  и ESC.

Функциональные клавиши. Функциональные клавиши используются для выполнения специальных задач. Они обозначаются как F1, F2, F3 и так далее до F12. Функциональность этих клавиш различная в зависимости от программы.

Клавиши перемещения. Эти клавиши используются для перемещения по документам и веб-страницам и для редактирования текста. К ним относятся клавиши со стрелками, а также клавиши HOME, END, PAGE UP, PAGE DOWN, DELETE и INSERT.

Цифровая клавиатура. Цифровая клавиатура удобна для быстрого ввода чисел. Клавиши сгруппированы блоком, как на обычном калькуляторе или счетной машинке.

7. Файлы и файловая структура.

Файл - это информация, хранящаяся на внешнем носителе и объединенная общим именем.

Каталог – это специальный файл, в котором регистрируются другие файлы, а также каталоги, вложенные в данный каталог.

Имена файла Чтобы открывать соединение с файлом, или выполнять другие операции типа удаления файла, Вы нуждаетесь в некотором способе обращения к файлу. Почти все файлы имеют имена, которые представляются строками. Эти строки называются именами файла. Вы определяете имя файла, чтобы указывать, который файл Вы хотите открыть или обработать. Этот раздел описывает соглашения для имен файла и как операционная система работает с ними.

Тип файла, также его называют формат файла — это информация о файле для компьютера. Благодаря этой информации, компьютер приблизительно знает, что находится внутри файла и «понимает», в какой программе его открыть.( типы файлов: Текстовые, видео, музыкальные, архивные, системные, образы дисков, таблицы, презентации, справки, картинки и т.д.)

Дерево каталогов. Понятие каталога позволяет систематизировать все объекты, размещённые на носителе данных (например, на диске). В большинстве современных файловых систем используется иерархическая модель организации данных: существует один каталог, объединяющий все данные в файловой системе — это «корень» всей файловой системы, корневой каталог. Корневой каталог может содержать любые объекты файловой системы, и в частности, подкаталоги (каталоги первого уровня вложенности). Те, в свою очередь, также могут содержать любые объекты файловой системы и подкаталоги (второго уровня вложенности) и т. д. Таким образом. всё, что записано на диске — файлы, каталоги и специальные файлы — обязательно «принадлежит» корневому каталогу: либо непосредственно (содержится в нём), либо на некотором уровне вложенности.

 

8. Текстовый редактор Word. Назначение и функциональные возможности.

Word  –  это многофункциональный текстовый процессор,  основа любого офиса.