4. Периферийные устройства, режим работы, программное обеспечение вычислительных машин.
Все устройства ЭВМ делятся на центральные и периферийные.
Центральные устройства — полностью электронные, периферийные устройства могут быть либо электронными, либо электромеханическими с электронным управлением.
В центральных устройствах основным узлом, связывающим микропроцессорный комплект в единое целое, является системная магистраль. Она состоит из трех узлов, называемых шинами:
шинаданных(ШД),
шина адреса (ША),
шина управления (ШУ).
Периферийное устройство – это часть технического обеспечения, конструктивно отделенная от основного блока вычислительной системы.
Периферийные устройства персонального компьютера — это устройства, которые подключаются к компьютеру с помощью специальных разъёмов.
В состав центральных устройств ЭВМвходят: центральный процессор, основная память и ряд дополнительных узлов, выполняющих служебные функции: контроллер прерываний, таймер и контроллер прямого доступа к памяти (ПДП).
Периферийные устройстваделятся на два вида:
внешние ЗУ (НМД-накопители на магнитных дисках, НГМД – накопители на гибких магнитных дисках, НМЛ – накопители на магнитных лентах)
устройства ввода-вывода (УВВ): клавиатура, дисплей, принтер, мышь, адаптер каналов связи (КС) и др.
К основным устройствам относятся устройства управления курсороми отчасти модемы (для терминалов и бездисковых станций). Практически к ПК можно подключить любые устройства, которые могут вырабатывать электрические сигналы и/или ими управляться.
Периферийные устройстваподключаются к компьютеру через внешние интерфейсыили с помощью специализированных адаптеровиликонтроллеров. Средством стыковки какого-либо устройства и какой-либо шины компьютера является адаптер и контроллер.
Периферийные устройства:
Устройства ввода-вывода
Связь с сотовым телефоном Аксессуары к ПК
Колонки & наушники
Игровые устройства
Цифровая техника
CompactFlash
Накопители
Планшеты
Принтеры
Сканеры
Модемы
Сеть и ее аппаратура Проекторы
UPS-ы
Клавиатура
Клавиатура предназначена для ввода информации, вид вводимой информации определяется программным обеспечением, в котором работает пользователь. При нажатии клавиши выполняется процедура прерывания и запускается программа обработки прерывания, именно она определяет какая клавиша была нажата.
Устройство может подключаться по интерфейсу Ps/2,USB. Существуют также переходники, которые позволяют подключить USB клавиатуру в порт PS/2 и наоборот.
На ноутбуках и нетбуках в целях экономии места могут отсутствовать некоторые группы клавиш. Также могут отсутствовать они и в обычных клавиатурах.
Плюсом USB клавиатуры является, что ее можно подключать с включенным компьютером и через некоторое время операционная система автоматически опознает клавиатуру, тем самым вам ненадо перезагружать компьютер, чтобы начать работать с ней. Если подключить клавиатуру PS/2 с включенным компьютером, то система не сможет определитьустройство и придется перегрузить компьютер, чтобы начать использовать клавиатуру.
Мышь
Манипулятор типа мышь служит для координатного указания объектов на экране монитора, видвводимой информации также определяется программным обеспечением, в котором работает пользователь.
По принципу работы мышки бывают механическими, оптическими и лазерными.
Механические содержат внутри прорезиненный шар, который при движении вращает маленькиевалы, с которых и считывается информация о направлении и скорости движения манипулятора (устаревшая модель).
Оптические мышки имеют направленный вниз светодиод. Отраженный от поверхности свет и дает возможность узнать направление и скорость перемещения.
Лазерные мышки являются разновидностью оптических.Разница состоит в том, что светодиодзаменен миниатюрным лазером. Это позволило избавиться от свечения мыши и увеличилоточность позиционирования.
Механические мыши устарели и почти не используются, обычно применяются разновидности оптических манипуляторов.
Способы подключения мыши такие же, как и у клавиатуры: USB и PS/2. Как и с клавиатурами USB мышки определяются с включенным компьютером.
Монитор
Теперь перейдем к устройствам вывода или отображения информации. Не так давно, сменилась технология производства мониторов. Мониторы с электронно-лучевой трубкой (CRT monitor), уступили свое место на конвейерах основных производителей жидкокристаллическим дисплеям(LCD monitor). Поэтому более или менее подробно остановимся на ЖК-мониторах.
Кристаллы, используемые в ЖК-панелях, двигаются как молекулы жидкостей, но при этом обладают структурой кристаллов.
Мониторы можно подключать через следующие интерфейсы VGA, DVI,HDMI и DisplayPоrt. В данное время на персональных компьютерах широко используются VGA и DVI интерфейсы, также существуют различные переходники, если в мониторе или в материнской плате не предусмотрены данные интерфейсы.
Принтеры
Принтер - это устройство для вывода (печати) информации на бумагу.
В первую очередь они различаются по технологии печати. Бывают лазерные (светодиодный принтер), струйные, матричные и другие принтеры (твердочернильный, сублимационный).
Лазерные принтеры – наиболее практичные для работы устройства. У них наибольшая скоростьпечати, ресурс картриджа и наименьшая стоимость обслуживания и заправки. Обычно бывают черно-белыми, хотя существуют и цветные. Для печати используется специальный порошок, называемый тонер. Он наносится на лист бумаги в нужных местах, а затем закрепляется на ней путем нагрева и расплавления. Также есть cветодиодный принтер, который является параллельной веткой развития технологии лазерной печати.
Струйный принтер – самый подходящий вариант для печати цветных изображений, в том числе фотографий. В качестве печатающего вещества используется жидкая краска 4-х или 6-и цветов. Смешение этих красок в разных сочетаниях дает всю палитру при печати. Недостатком является опасность засыхания краски в картридже в случае длительного простоя и невысокая скоростьпечати. Однако такие принтеры дают наибольшее качество цветной печати, а также невысокуюстоимость заправки при условии использования СНПЧ – системы непрерывной подачи чернил. Это система, при которой емкости с краской находятся рядом с принтером и подача в картриджи осуществляется по специальным трубкам.
Матричный принтер. Это наиболее старый и наименее удобный вариант. В нем для печати используется лента, пропитанная красящим веществом. Лента прижимается к бумаге специальными уголками в нужных местах и формирует из точек изображение. Главными минусами таких принтеров является: низкая скорость печати, качество и повышенный шум при печати. Однако они по-прежнему используются во многих организациях потому, что некоторые старые программные продукты могут печатать только на таких принтерах.
Принтеры подключаются к компьютеру через интерфейс USB или LPT (старые модели).
Сканер. Устройство для передачи информации с бумажного носителя в компьютер. Отсканировав изображение, мы получим картинку. В случае если сканируется текст и его нужно отредактировать, применяются специальные программы для распознавания текста. Одна из популярных программ, которая распознает текст со сканированного документа ABBYY FineReader, которая распространяется как платный программный продукт.
Сканеры подключаются через USB
МФУ. Аббревиатура расшифровывается как многофункциональное устройство. Это очень практичное решение, представляющее собой комплектацию принтера и сканера. Современные МФУ также дают возможность делать копии без включения компьютера (копировальный аппарат), а также могут выполнять функции факса.
Подключаются через USB и Ethernet (по сети).
Акустические колонки. Это устройства для воспроизведения звука.Отличаются колонки в первую очередь мощностью. Подключать их необходимо в двух местах: к источнику сигнала – зеленый круглый разъем на материнской плате или дискретной звуковой карте; а также к источнику питания, чаще в обычную розетку, но бывают версии питающиеся от USB.
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭВМ
Программное обеспечение — это совокупность программ, позволяющих осуществить на компьютере автоматизированную обработку информации.
Совокупность программ, предназначенная для решения задач на ПК, называется программным обеспечением. Состав программного обеспечения ПК называют программной конфигурацией.
Программное обеспечение, можно условно разделить на три категории:
системное ПО (программы общего пользования), выполняющие различные вспомогательные функции, например,создание копий используемой информации, выдачу справочнойинформации о компьютере, проверку работоспособности устройств компьютера и т.д.
прикладное ПО, обеспечивающее выполнение необходимых работ на ПК: редактированиетекстовых документов, создание рисунков или картинок, обработка информационных массивов и т.д.
инструментальное ПО (системы программирования), обеспечивающее разработку новыхпрограмм для компьютера на языке программирования
Базовое ПО– это минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера. В базовое ПО входят операционная система, операционные оболочки (текстовые и графические), сетевая операционная система.
Операционные оболочки – специальные программы, предназначенные для облегчения общения пользователя с командами ОС. Операционные оболочки имеют текстовый и графический варианты интерфейса.
Сетевые ОС – комплекс программ, обеспечивающий обработку, передачу и хранение данных в сети (например, WindowsNT).
Сервисное ПО – это программы и программные комплексы, которые расширяют возможности базового ПО и организуют более удобную среду работы пользователя.
В сервисное ПО входят: программы диагностики работоспособности компьютера; антивирусные программы, обеспечивающие защиту компьютера, обнаружение и восстановление зараженных файлов; программы обслуживания дисков, обеспечивающие проверку качества поверхности магнитного диска, контроль сохранности файловой системы на логическом и физическом уровнях, сжатие дисков и др.; программы архивирования данных; программы обслуживания сети.
Особое место среди программных средств всех типов занимают операционные системы, являясь ядром программного обеспечения. ОС – это комплекс программ, обеспечивающих
управление ресурсами, т.е. согласованную работу всех аппаратных средств компьютера;
управление процессами, т.е. выполнение программ, их взаимодействие с устройствами компьютера, с данными;
пользовательский интерфейс, т.е. диалог пользователя с компьютером, выполнение определенных простых команд – операций по обработке информации.
Пользовательский интерфейс (сервисные программы) — это программные надстройки операционной системы (оболочки и среды), предназначенные для упрощения общения пользователяс операционной системой.Программы, обеспечивающие интерфейс, сохраняют форму общения (диалог) пользователя с операционной системой, но изменяют язык общения (обычно язык команд преобразуется в языкменю).
Сервисные системы условно можно разделить на интерфейсные системы, оболочки операционных систем и утилиты.
Интерфейсные системы — это мощные сервисные системы, чаще всего графического типа, совершенствующие не только пользовательский, но и программный интерфейс операционных систем, в частности, реализующие некоторые дополнительные процедуры разделения дополнительных ресурсов.
Оболочки операционных систем предоставляют пользователю качественно новый по сравнению с реализуемым операционной системой интерфейс и делают необязательным знание последнего.
Утилиты автоматизируют выполнение отдельных типовых, часто используемых процедур, реализация которых потребовала бы от пользователя разработки специальных программ. Многие утилиты имеют развитый диалоговый интерфейс с пользователем и приближаются по уровню общения к оболочкам.
Инструментальные программные средства (системы программирования) — обязательная часть программного обеспечения, с использованием которой создаются программы. Инструментальные программные средства включают в свой состав средства написания программ (текстовые редакторы); средства преобразования программ в вид, пригодный для выполнения на компьютере (ассемблеры, компиляторы, интерпретаторы, загрузчики и редакторы связей), средства контроля и отладки программ.
Текстовые редакторы позволяют удобно редактировать, формировать и объединятьтексты программ, а некоторые — и контролировать синтаксис создаваемых программ.
Программа, написанная на алгоритмическом языке, должна быть преобразованав объектный модуль, записанный на машинном языке (в двоичных кодах). Подобное преобразование выполняется трансляторами (ассемблером — с языка Assembler и компиляторами — с языков высокого уровня). Для некоторых алгоритмических языков используются интерпретаторы, не создающие объектный модуль, а при каждом очередном выполнении программы переводящие каждую ее отдельную строку или оператор на машинный язык. Объектный модуль обрабатывается загрузчиком — редактором связей, преобразующие его в исполняемую машинную программу.
Средства отладки позволяют выполнять трассировку программ (пошаговое выполнение с выдачей информации о результатах исполнения), производить проверку синтаксиса программы и промежуточных результатов в точках останова, осуществлять модификацию значений переменных в этих точках.
Системы технического и сервисного обслуживания представляют собой программные средства контроля, диагностики и восстановленияработоспособности компьютера, дисков и т. д.
Прикладное программное обеспечение обеспечивает решение пользовательских задач. Ключевым понятием здесь является пакет прикладных программ.
Пакет прикладных программ — это совокупность программ для решения круга задач по определенной тематике или предмету. Различают следующие типы пакетов прикладных программ:
общего назначения — ориентированы на автоматизацию широкого круга задач пользователя (текстовые процессоры, табличные редакторы, системы управления базами данных, графические процессоры, издательские системы, системы автоматизации проектирования и т. д.);
методо-ориентированные — реализация разнообразных экономико-математическихметодов решения задач (математического программирования, сетевого планирования и управления, теории массового обслуживания, математической статистики и т. д.);
проблемно-ориентированные — направлены на решение определенной задачи (проблемы) в конкретной предметной области (банковские пакеты, пакеты бухгалтерского учета, финансового менеджмента, правовых справочных систем и т. д.).
К прикладному программному обеспечению относятся сервисные программные средства, которые служат для организации удобной рабочей среды пользователя, а также для выполнениявспомогательных функций (информационные менеджеры, переводчики и т. д.).
РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЭВМ.
Под режимом работы ЭВМ понимают принципы структурной и функциональной организацииаппаратных и программных средств.
На формирование структур ЭВМ, кроме особенностей развития элементной базы и смены областей использования, значительный след оставила эволюция их режимов работы. Основными режимами этой эволюции были:
непосредственного доступа,
однопрограммнойпакетной обработки,
мультипрограммной пакетной обработки,
коллективного доступа,
клиент-сервер.
Режим непосредственного доступа. Самым простым и естественным является однопрограммный режимнепосредственного доступа. Этот режим работы первых ЭВМ. Он предусматривает отсутствие операционных систем и доступпользователя к средствам управления и индикации. В первых ЭВМ состав программного (математического) обеспечения часто входил только пакет прикладных программ (программ решения основных научно технических задач).
При работе на ЭВМ пользователь должен написать и набрать на носитель (для первых ЭВМ это, часто, перфокарты) проблемную программуили выбрать ее из пакета прикладных программ. Но с любой выбранной программой с использование ЭВМ можно сделать множество операций: распечатать, скопировать на тот или иной носитель, модифицировать и т.д. Опыт эксплуатации ЭВМ первого и частично второго поколения выявил недостатки этого режима. Это медленная реакция пользователя на различные ситуации в ЭВМ, требующие реагирования со стороны пользователя, включая медленный ручной набор данных при их вводе. Режим однопрограммной пакетной обработки. На смену этого режима пришел режим однопрограммной пакетной обработки. Этот режим предусматривал отсутствие пользователя, как причины замедления работы ЭВМ. В качестве компенсации присутствия пользователя используется резидентная программа– диспетчер, для которой пользователи пишут программу (последовательность заданий на языке команд диспетчера) работы с этой программой (вызвать транслятор, компилировать программу и т.д.) для всех возможных вариантах развития событий.Эти программы на языке диспетчера и составляют пакет.
Таким образом, при пакетном режиме программист должен писать программы на языкахпрограммированияи, на языке команд диспетчера – программу заданий по использованию программы "диспетчером".
Для реализации этого режима ЭВМ должна быть снабжена система прерыванияи операционнаясистема (ОС), по крайней мере, в виде диспетчера и набора программ обработки прерываний.
Режим мультипрограммной пакетной обработки.
При обработке программ в однопрограммном пакете работают, поочередно, две системы: процессор и система ввода вывода. Организация их параллельной работы является резервом повышения производительности ЭВМ. Но для этого требуется многопрограммная пакетная обработка.
Это режим мультипрограммной пакетной обработки или "режим классического мультипрограммирования".
Цель режима – минимизация простоев процессора при обработке пакета программ.
Стратегия режима заключается в следующем:
Часть первых программ в пакете переводитсяв состоянии "задача" но, возможно, на разных стадиях,
Часть из них может находиться в состоянии ожидания. Это задачи, для которых производитсязагрузка данных.
Другая часть программ может находиться в состоянии счет. Это задачи, для которых загружены данные и они готовы к обработке на процессоре. Одна из них находится в стадии выполнения команд процессором. Остальные – ожидают своей очереди на обработку.
Режим коллективного доступа .
Это режим совмещения двух режимов – разделения времени и непосредственного доступа.Это возврат к непосредственному доступу, но с сохранением пакетной обработки. В систему добавляются терминалы (устройство ввода, например, клавиатура, и вывода, например, дисплей) и системная резидентная программа обслуживания терминалов, как задача с наивысшим уровнем приоритета.
Режим коллективного доступа строится с использованием терминалов на основе режима классического программирования
Режим клиент сервер.
Персональные компьютеры стали объединять в локальные сети. Для этого было достаточно много причин. Это, в первую очередь, повышение производительности парка ЭВМ в случаях их коллективной эксплуатации, например, коллективом фирмы, за счет возможности их более полной загрузки. Отдельные пользователи могли загружать полезной работой все свободные ЭВМ в сети.
Кроме этого, для более трудоемких вычислений в парк персональных ЭВМ можно было вводить более производительные ЭВМ в качестве рабочих станций. В качестве рабочих станций использовались более дорогие и производительные РС, "бывшие" мини-ЭВМ или ЭВМ общего назначения. Работа в сети упрощало решение проблемы их более полной загрузки работой.
Программа "клиент" выполняет функции посредника между пользователем и сервером. Программа сервер – это целевая программа обработки данных.
Программа клиентпринимает от оператора задание, определяет соответствующий сервер, передает ему задание пользователя, принимает решение задачи от сервера и отображает его на экране в форме удобной для восприятия пользователем.