Контрольні питання до розділу 2

1. За якими принципами можна класифікувати ЕОМ?

2. Що таке логічна схема комп’ютера та як вона побудована?

3. Що розуміють під архітектурою ПК?

4. Які пристрої відносяться до базової конфігурації персонального комп'ю­тера?

5. Що таке центральний мікропроцесор ПК?

6. Які складові входять до внутрішньої пам'яті ПК?

7. Що таке порти ПК?

8. Що уявляє собою системний блок?

9. Що таке монітор та які типи моніторів бувають?

10. Назвіть основні характеристики монітора.

11. Яке призначення клавіатури та який її принцип дії?

12. На які функціональні групи розділені клавіші клавіатури?

13. Які комбінації клавіш використовують для перемикання розк­ладки клавіа­тури?

14. Які клавіші відносяться до службових та яке їх призначення?

15. Які клавіші клавіатури відносяться до керування курсором та яке їх приз­начення?

16. Яке призначення групи клавіш додаткової панелі?

17. До яких пристроїв відноситься мишка?

18. Навіщо потрібний драйвер мишки?

19. Який тип інтерфейсу ОС Windows забезпечується за допомогою мишки та монітора?

20. Навіщо потрібно форматувати дискети?

21. Що таке BOOT сектор?

22. Що таке FAT таблиця?

23. Що є найменшою фізичною одиницею зберігання даних?

24. Чи є кластер найменшою одиницею адресації до даних?

25. Чому спочатку використовували файлову систему FAT -32 а потім по­чали використовувати файлову систему NTFS?

26. Який мінімальний рекомендований розмір диска для використання файло­вої системи NTFS ?

27. Яка система кодування символів використовується у файловій системі NTFS та FAT -32?

28. Який інтерфейс для підключення вінчестера використовується в сучас­них ПК?

29. Які типи компакт-дисків існують в сучасний час?

30. Що таке материнська плата та які пристрої на ній розташовані?

31. Яке призначення процесора, мікропроцесорного комплекту, шини, опера­тивної пам’яті, постійно запам’ятовувального пристрою, рознімання ПК?

32. Якою може бути теоретично оперативна пам'ять?

33. Що таке система BIOS та де вона знаходиться?

34. Які типи шин є на материнській платі?

35. Навіщо потрібна відеокарта в ПК?

36. Які існують типи периферійних пристроїв в ПК?

37. Які існують пристрої зберігання даних та навіщо вони потрібні?

38. Які компоненти містить пристрій Flash – пам’ять?

39. Чи завжди потрібний модем в ПК?

40. Що таке мережна карта?

Розділ 3. Програмне забезпечення персональних комп’ютерів

3.1. Рівні програмного забезпечення

Програми й дані які вводяться в комп'ютер, називаються програмним за­безпечення (Soft Ware). Все програмне забезпечення комп'ютера можна розді­лити на рівні. Рівні програмного забезпечення утворюють пірамідальну конс­трукцію (Рис. 3.1). Кожний наступний рівень опирається на програмне за­безпе­чен­ня попередніх рівнів.

Прикладне програмне забезпечення (ПЗ)

Операційна

система

Службове ПЗ

Системне ПЗ

Базове ПЗ

Рисунок 3.1. Структура програмного забезпечення персонального комп’ютера

Базове ПЗ. Найнижчим рівнем програмного забезпечення є базове про­грамне забезпечення. Воно відповідає за взаємодію з базовими апаратними за­собами. Як правило, базове програмне забезпечення безпосередньо входять до складу базового встаткування й зберігаються в спеціальних мікросхемах, які називаються постійними запам'ятовувальними пристроями (ПЗП - Read Only Memory - ROM). Програми й дані записуються в мікросхеми ПЗП на етапі ви­робництва й не можуть бути змінені в процесі експлуатації. Якщо необхідно змінювати склад програмного забезпечення в ПЗУ під час експлуатації комп'ю­тера, тоді застосовують замість них перепрограмувальні постійні запам'ятову­вальні пристрої - ППЗП (Erasable and Programmable Read Only Memory - EPROM).

До ПЗП відноситься базова система уведення - виводу BIOS (Basic Input Output System) вона включає основний набір програм вводу - виводу, завдяки яким програми більше високого рівня можуть взаємодіяти з різними при­стро­ями комп'ютера. BIOS містить програми:

• програму тестування апаратних засобів при включенні жив­лення комп'ютера, вона називається POST (Power On Self Test);

• програму початкового завантажника. Вона необхідна для заван­таження операційної системи з відповідного зовнішнього запам'ятовува­льного пристрою;

• програму Setup яка дозволяє змінювати(оптимізувати) настрою­вання комп'ютера.

Для зберігання настроювань параметрів комп'ютера застосовують енерго­залежну пам'ять CMOS. З нею взаємодіє базове програмне забезпечення. У цій пам'яті зберігається інформація про показання системних годин, про поточні подробиці конфігурації комп'ютера: кількість ОЗП, типи накопичувачів і т.д. Настроювання в цій пам'яті змінюються за допомогою програми Setup.

Системне ПЗ. Сукупність програмного забезпечення системного рівня утворюють ядро операційної системи комп'ютера.

Від програмного забезпечення цього рівня багато в чому залежать екс­плуатаційні показники всієї обчислювальної системи в цілому. Так, наприк­лад, при підключенні до обчислювальної системи нового обладнання на сис­тем­ному рівні повинна бути встановлена програма, що забезпечує для інших про­грам взаємозв'язок із цим устаткуванням. Конкретні програми, відповіда­льні за взаємодію з конкретними пристроями, називаються драйве­рами пристроїв, вони входять до складу програмного забезпечення системного рі­вня.

Інший клас програм системного рівня відповідає за взаємодію з користу­вачем. Завдяки їм користувач одержує можливість уводити дані в обчислю­ва­льну систему й управляти роботою (установлювати програми більше високого рівня). Ці програмні засоби називають засобами забезпечення кори­стувальни­цького інтерфейсу. Від цих програм прямо залежить зручність роботи з комп'ю­те­ром і продуктивність праці користувача. До цього класу програм ві­д­носяться також програми що забезпечують:

• взаємодію між програмним і апаратним забезпеченням (апаратно-програм­ний інтерфейс);

• взаємодію між різними видами програмного забезпечення (програмний ін­терфейс).

Таким чином основна функція системного програмного забезпечення - посередницька і вона полягає в забезпеченні деяких видів взаємодії (інтерфейс користувача, апаратно – програмний, програмний). Всі ці програми системного рівня відносяться до операційних систем (ОС). Існує кілька сімейств ОС, орієн­тованих на різні типи мікропроцесорів. Відомими представниками цих різнови­дів є CP/M, MS-DOS, UNIX, LINUX, MacOS, Windows. Перша з них використалася на машинах з 8-розрядними мікропроцесорами, друга - на 16 - розрядних, третя - в основному на 32- розрядних машинах. Програми, створені для певної ОС, звичайно не працюють під керуванням інших операційних сис­тем.

Першою й найбільш простою ОС для ПК була CP/M. Вона надавала ко­ристувачеві лише мінімальний, самий необхідний набір засобів для керу­вання ресурсами ПК, доступу до файлової системи й організації діалогу.

Розширення можливостей ОС покладали на прикладні програми. До іншого класу відноситься MS – DOS. Її часто розглядають як розвиток попередньої си­стеми. ОС MS - DOS має розвинені засоби доступу до всіх апаратних компоне­нтів, гнучкою файловою системою, основаної на ієрархічній структурі каталогів, зручним для користувачів командною мовою. Вона зручна й розроб­лювачам програмних засобів і користувачам прикладних пакетів і програм.

З поширенням на ринку ПК 32 і 64 розрядних мікропроцесорів на них стали застосовувати UNIX. Ця система широко поширена на малих ЕОМ (які більше й могутніше звичайних ПК). Ця ОС орієнтована в основному на ефек­ти­вну підтримку розробки програмного забезпечення й має підвищену стійкість до збоїв і помилок програм. Крім того, UNIX забезпечує режим при якому ба­гато користувачів можуть працювати одноразово. Це дає можливість реалізу­вати багатозадачність на ПК, тобто запуск декількох додатків пара­лельно. До­датком ОС називається програма яка призначена для роботи під керуван­ням ОС.

В наш час починають широко впроваджувати ОС LINUX. Це безкош­то­вно розповсюджувана система з відкритим програмним кодом. Тому вона при­датна для колективної доробки всім бажаючим. Вона також має підвищену стійкість до збоїв і вірусних атак.

Таким чином, чим могутніше комп'ютер, тим більше потужна потрібна операційна система.

За межами нашої країни особливо в США використаються ПК: Apple, Macintosh, Sun, Microwax та ін., всі вони можу використовувати ОС UNIX. Це плат­фор­монезалежна система.

В Macintosh також використовується ОС MacOS яка нагадує багато в чому ОС Windows але з'явилася вона значно раніше ОС Windows.

Компанія IBM взяла на озброєння MS - DOS в 1983 р. і вже в 1983 р. ця ОС за­йняла домінуюче положення на світовому ринку ПО. А в травні 1990 р. відбу­лася презентація Windows. Із цього моменту командний рядок в ОС перестав застосовуватися. У цих ОС почали застосовувати маніпулятор «миші», графіч­ний екран, а на ньому змінюючи друг друга по нашому бажанню інформаційні області, які називають вікнами Windows, тобто стали застосовувати графічний інтерфейс. В наш час широке поширення одержує ОС Windows Vista. Але бі­льшість користувачів користуються ОС Windows XP.

Всі операційні системи забезпечують свій автоматичний запуск. Для дис­кових ОС у спеціальній (системної) області диска створюється запис програм­ного коду. Звертання до цього коду виконують програми, які знаходяться у ба­зовій системі вводу-висновку (BIOS). Базові програми, завершуючи свою роботу, дають команду на завантаження й виконання вмісту системної області диска. Таким чином забезпечують передачу керування від BIOS до опе­раційної сис­теми.

Службове ПЗ. Програмне забезпечення цього рівня взаємодіє як із про­грамним забезпеченням базового рівня, так і із програмним забезпеченням сис­темного рівня.

Основне призначення службових програм (їх також називають утилітами - корисні програми) це автоматизація робіт з перевірки, налагодження, на­стро­ювання програмних і апаратних засобів (комп'ютерної системи). У багатьох випадках вони використаються для розширення або поліпшення функцій сис­темних програм. Деякі службові програми (як правило, це програми обслугову­вання) включають до складу операційної системи. Але більшість службових програм є для операційної системи зовнішніми й служать для роз­ширення її функцій (наприклад, нортовскі утиліти).

Службові програми, не включені в операційні системи, часто відносять до при­кладного рівня.

Службові програмні засоби: диспетчери файлів (файлові менеджери - виконують операції пов'язані з обслуговуванням файлової структури: копію­вання, переміщення файлів, створення каталогів, видалення файлів і каталогів, пошук файлів і навігація у файловій структурі), засоби стиску даних (архіва­тори), засоби перегляду й відтворення, засоби діагностики, засоби контролю (моніторингу)- стежать за процесами що відбуваються в комп'ютері, монітори установки (для контролю установки програмного забезпечення), засоби кому­нікації (комунікаційні програми), засоби забезпечення комп'ютерної безпеки, засоби електронного цифрового підпису - для створень ключів електронного підпису.

Прикладне ПЗ. Програмне забезпечення прикладного рівня являє собою комплекс прикладних програм, за допомогою яких на даному робочому місці виконуються конкретні завдання. Спектр цих завдань надзвичайно широкий - від виробничих до творчих і розважально - навчальних. Програміс­тами - фахівцями створений величезний фонд прикладних програм для різних видів дія­льності - для вчених, конструкторів, інженерів, економістів, фінансис­тів, бухгалтерів, менеджерів, маркетологів, для банківської роботи, модельєрів, дизайнерів, лікарів, музикантів, професіоналів і аматорів.

Отже, між прикладним і системним програмним забезпеченням існує без­посередній взаємозв'язок, прикладне програмне забезпечення опирається на си­стемне. Тому універсальність обчислювальної системи, доступність приклад­ного програмного забезпечення й широта функціональних можливостей ком­п'ютера прямо залежить від типу використовуваної операційної системи, від того, як забезпечується взаємодія «людина - програма - устаткування».

До прикладних програм можна віднести: текстові редактори, текстові процесори, графічні редактори, системи керування базами даних, електронні таблиці, системи автоматизованого проектування (CAD – системи), настільні видавничі системи, експертні системи (призначені для аналізу даних, які знаходяться в базах знань, і видачі рекомендацій із запиту користувача), Web – ре­дактори, браузери (оглядач засобів Web – документів), інтегровані системи ді­ловодства, бухгалтерські системи, фінансові аналітичні системи, З підвищен­ням рівня ПО не тільки розширюються функціональні можливості й універсаль­ність обчислювальної системи але й зростає її незалежність від конк­ретної апаратної конфігурації комп'ютера.

Інструментальні програмні засоби. До окремої категорії програмного за­безпечення можна віднести інструментальні програмні засоби, призначені для створення самого програмного забезпечення. З їхньою допомогою не просто накопичуються й організуються дані, а створюються що виконуються, утриму­ючі, насамперед коди команд процесора, програмні модулі й системи.

До ін­струментальних програмних засобів відносяться: спеціальні текс­тові редак­тори, редактори зв'язків, налагоджувачі, оптимізатори. Але в першу чергу, це транслятори комп'ютерних мов програмування.

Транслятори це програми перекладачі, які переводять програми з мов програмування в машинні коди.

За допомогою мови програмування створюється не готова програма, а тільки її текст, що реалізує розроблений алгоритм (алгоритм – точно певний опис спо­собу рішення завдань у вигляді кінцевої (за часом) послідовності дій). Щоб одержати працюючу програму, треба цей текст або автоматично перевести в машинний код (для цього є програми – компілятори) і потім використати цю програму окремо від вихідного тексту, або відразу виконувати команди мови, зазначені в тексті програми (цим займаються програми – інтерпретатори).

Інтерпретатор по черзі аналізує кожний оператор з тексту програми. Якщо виявляється синтаксична помилка, то виконання програми припиняється, і видається відповідне повідомлення. Правильний оператор відразу викону­ється. Тільки після того як поточний оператор успішно виконаний, інтерпрета­тор перейде до аналізу й до виконання наступного. Якщо той самий оператор повинен виконуватися в програмі багаторазово, інтерпретатор щораз буде ви­конувати його так, начебто зустрів уперше. Тому програми, у яких пот­рібно здійснити великий обсяг повторюваних обчислень, буде працювати повільно. Інтерпретатор не створює машинний код, що виконується, всієї програми. І з машини на машину програма переноситься у вигляді текстового файлу ( ком­п'ютерною мовою).

Для виконання такої програми на іншому ком­п'ютері там також повинен бути встановлений інтерпретатор цієї ж комп'ютерної мови.

Компілятори повністю обробляють весь текст програми (вихідний код). Вони переглядають його в пошуках синтаксичних помилок (іноді кілька разів), вико­нують певний значеннєвий аналіз і потім автоматично переводять (транс­люють) на машинну мову (генерують машинний код). При цьому може вироб­лятися оптимізація програми, що дозволяє підвищити швидкодію про­грами. Така програма може бути перенесена на інший комп'ютер, для нього вже не по­трібний транслятор.

Основний недолік компіляторів - більша трудоміст­кість виправлення помилки.

За допомогою інтерпретатора, навпаки, припустимо в будь - який мо­мент припинити роботу програми, досліджувати вміст пам'яті, організувати ді­алог з користувачем, виконати як завгодно складне перетворення даних і при цьому постійно контролювати стан навколишньої програмно - апаратного сере­довища, завдяки чому досягається висока надійність роботи.

Інтерпретатор при виконанні кожного оператора перевіряє безліч харак­теристик операційної сис­теми й при необхідності максимально докладно інформує розроблювача про виниклі проблеми. У сучасних системах програмування перемішані технології компіляції і інтерпретації. У процесі налагодження програма може виконуватися по кроках, а ре­зультуючий код не обов'язково буде машинним. Він навіть може бути вихідним кодом на іншій мові програмування, що потім може бути відкомпільований ін­шим компілятором у машинний код.

Режим інтерпретації прискорює й спрощує налагодження, а при компіля­ції створюється швидкий і ефективний код, що виконується.

Інтегровані системи засобів програмування. Для створення програми що вико­нується, як правило потрібно:

• текстовий редактор;

• компілятор;

• редактор зв'язків;

• бібліотеки функцій.

За допомогою текстового редактора створюються програми на обраній комп'ютерній мові. Використаються, як правило, спеціалізовані редактори, орі­єнтовані на конкретну мову програмування.

Подібні редактори створені для всіх мов програмування, вони дозволяють перевіряти синтаксис програми під час її уведення.

При збереженні на диску створюється файл зі стандартним для мови про­грамування розширенням (наприклад, .bas, .pas). Вихідний текст про­грами за допомогою компілятор переводиться на машинну мову. Якщо є поми­лка, то ре­зультуючий код програми створений не буде. На цьому етапі вже мо­жливе оде­ржання готової програми, але найчастіше в ній не вистачає деяких компонентів, тому компілятор звичайно видає проміжний об'єктний код (двій­ковий файл, ро­зширення OBJ). Вихідний текст великої програми складається, як правило, з декількох модулів (файлів з вихідними текстами), тому що зберігати всі тексти в одному файлі незручно - у них складно орієнтуватися.

Кожний модуль компілюється в окремий файл із об'єктним кодом. Потім їх треба об'єднати в одне ціле. Крім того, до них треба додати машинний код підпрограм, що реалізують стандартні різні функції (наприклад, математичні). Такі функції втримуються в бібліотеках (у файлах з розширенням .lib), які пос­тавляються разом з компілятором.

Згене­рований код модулів і підключені до нього стандартні функції треба не просто об'єднати в одне ціле, а виконати об'єднання з урахуванням вимог операційної системи, тобто одержати на виході програму, що відповідає пев­ному формату.

Об'єктний код обробляється спеціальною програмою - редактором зв'яз­ків що виконує зв'язування об'єктних модулів і машинного коду стандартних функцій, знаходячи їх у бібліотеках, і формує на виході працездатний додаток - виконавчий код для конкретної платформи.

Код, що виконується - це закінчена програма, яку можна запустити на будь-якому сумісному комп'ютері, де встановлена операційна система, для якої ця програма створювалася. Як правило, підсумковий файл має розширення .exe або .com.