1. Аппаратные средства персональных компьютеров

1.1. Основные типы компьютеров

В настоящее время существуют два направления построения персональных компьютеров (ПК).

1. Направление IBM - совместимых ПК включает громадный спектр самых различных компьютеров, от домашних персоналок до сложных серверов.

Дальнейшее описание Hardware в этом документе относится к данному направлению.

2. Направление Apple представлено популярными на Западе компьютерами серии Macintosh.

По назначению компьютеры классифицируются следующим образом.

Серверы - это компьютеры -распределители в сетях и узлах Интернета и Интранета.

Рабочие станции предназначены для решения узкого круга задач на предприятиях.

Настольные издательства используются для подготовки изданий.

Домашние компьютеры ориентированы на качественное воспроизведение звука, полноэкранное видео, трехмерную графику.

По размерам компьютеры подразделяются на:

• Настольные (Desktop)

• Настольные мини (Book PC, slim-desk)

• Портативные (Notebook)

• Карманные (Pocket PC, Palm)

1.2. Системная плата

Системная, или материнская, плата (Mother board) - основа системного блока.

На ней устанавливаются следующие компоненты:

• процессор;

• оперативная память: постоянная ( (DRAM), кэш (SRAM), BIOS);

• обязательные системные средства ввода/вывода;

• интерфейсные схемы и разъемы шин расширения;

• кварцевый генератор синхронизации;

• дополнительные стабилизаторы.

1.3. Процессор

Процессорный кристалл содержит:

• Процессор - главное управляющее и вычислительное устройство

• Сопроцессор - выполняет вычисления чисел с « плавающей точкой»

• Кэш-память 1-го уровня - сверхбыстрая память

• Кэш-память 2-го уровня - быстрая память

Параметры процессора:

• Тактовая частота - 800-2500 МГц

• Размер кэш-памяти - до 2 Мбайт

• Частота системной шины - до 133 МГц

Размер кристалла 4 - 6 квадратных сантиметров

1.4. Оперативная память

Оперативная память подразделяется на:

• Динамическую (DRAM) - используется для временного хранения промежуточных данных. Доступ к ней составляет 5-7 наносекунд (нс). Рабочая частота шины до 166 МГц.

• Статическую (SRAM) - используется в буферной или кэш-памяти (обычно размещена внутри различных устройств). Доступ 0.1 нс.

• Постоянную (BIOS) - энергонезависимая, используются только для считывания. Время доступа больше чем у DRAM, объем 128 Кбайт.

1.5. Видеокарта

Видеокарта формирует изображение, которое отображается на мониторе. Современные видеокарты поддерживают трехмерную графику и 32 битовый цвет.

Главным “мозговым центом” любой видеокарты является графический чип (чипсет), ответственный за работу с обычной, двухмерной и трехмерной графикой.

В состав карты входит модуль оперативной памяти (до 256 Мбайт).

1.6. Жесткий диск (Винчестер)

Винчестер - это основное долговременное запоминающее устройство компьютера, в котором хранятся все программы и данные.

Состоит из трех основных блоков.

• 1 блок- несколько дисков (хранилище информации), покрытых магнитным слоем, на котором записываются данные. Диски разбиты на дорожки, сектора и цилиндры.

• 2 блок - механика жесткого диска. Блок ответственный за вращение дисков и позиционирование системы читающих головок.

• 3 блок - электроника, отвечает за обработку данных и коррекцию ошибок.

1.7. Дисковод компакт - дисков (CD-ROM)

Представляет собой запоминающее устройство - накопитель на съемном компакт-диске (CD-диске ).

Носителем информации на CD-диске является рельефная подложка из поликарбоната, на которой нанесен тонкий слой металла отражающий свет. При записи лазерный луч “прожигает” в металле ямки. При чтении другой лазерный луч от ямок отражает сигнал “0”, а от ровной поверхности - “1”.

Современные устройства CD-ROM позволяют производить запись информации на диск и работать в формате DVD.

Емкость дисков достигает 900 Мбайт

1.8. Мониторы

Мониторы предназначены для отображения информации на экране.

Виды мониторов:

На основе электронно-лучевой трубки. Хорошая яркость, контрастность. Но большие габариты и вес, значительное энергопотребление, вредное воздействие излучения.

Жидкокристаллические. Толщина экрана до 2 см. Малый вес, нет излучений, энергоэкономичен. Различают мониторы с активной и пассивной матрицей.

Плазменные. Яркие краски, отличные контрастность и четкость, небольшие размеры и вес.

Параметры мониторов:

Размер диагонали экрана:

14”, 15”, 17”, 19”, 20”, 21”.

Величина “зерна”- пикселя:

0,24 - 0,28 мм.

Разрешающая способность:

14” - 640x480

15” - 800x600

17” - 1024x768

19” - 1152x864

20” - 1280x1024

21” - 1600x1200

Частота развертки:

Не менее 85 Гц.

1.9. Принтеры

Принтеры предназначены для вывода информации на печать

Типы принтеров:

• Матричные. Печатающее устройство содержит 9 или 25 иголок, которые наносят удар по бумаге через красящую ленту.

• Струйные. Печатающее устройство содержит емкости с чернилами, которые через сопла выбрызгиваются на бумагу.

• Лазерные. Печатающее устройство - валик, на котором, в соответствии с выводимым на печать материалом, формируются заряженные участки, притягивающие частицы красящего порошка.

Характеристики принтеров:

• Разрешающая способность: струйного- 600 dpi (точек на дюйм) лазерного-1200 dpi

• Качество цветной печати. Для печати фотографий струйные принтеры используют фотокартридж.

• Способ подачи бумаги: вертикальный, горизонтальный.

• Способ подключения к ПК: LPT- порт, USB - шина.

1.10. Клавиатура

Клавиатура состоит из двух типов клавиш:

• Буквенно-цифровых, предназначенных для ввода информации.

• Функциональных клавиш:

F1- “помощь”, Enter - ввод,

Esc - отменить, Caps Lock - режим больших букв, Page Up - пролистывание вверх, Page Down - пролистывание вниз, Del - удаление, Ins - вставка, Home - в начало, End - в конец.

1.11. Сканер

Предназначен для ввода изображений и текста с бумажных носителей в компьютер.

Характеристики:

• Разрешающая способность: 600х300, 600х600, 800х800, 1200х1200 dpi

• Разрядность: 24 бита - 16,7 млн. цветов, 30 битов - 1 миллиард цветов, 48 бит.

• Типы сканеров: ручные и планшетные.

1.12. Манипулятор “Мышь”

Предназначен для управления компьютером.

Мышь имеет две или три клавиши:

• Левая - исполнительная клавиша;

• Правая - клавиша параметров

• Средняя клавиша используется в отдельных программах.

По конструкции подразделяются на:

• Оптико-механические

• Оптические

1.13. Модем

Устройство, предназначенное для передачи данных от одного компьютера к другому по телефонным или специальным линиям связи.

Типы модемов:

•Софт-модем. Сжатие и коррекция ошибок выполняет центральный процессор.

• Вин-модем. Работает со своей программой под Windows.

• ARM-модем. Выполнен на микросхеме - кодек АС97, размещаемой на системной плате.

Протокол и скорость:

v.34 скорость 33600 bps

v.90,x2 и k56flex 57600 bps

v.92 57600 bps

1.14. Сетевая карта

Предназначена для подключения компьютера к локальной сети.

1.15. Сетевые управляющие устройства

Служат для коммутации потоков информации между компьютерами сети.

Типы устройств:

• Концентратор или хаб. Он соеди-няет в «пучок» компьютеры(станции) одного из сетевых сегментов, усиливая сигналы каждого и передавая их на все остальные станции сети. Хаб может иметь разъемы: BNC, RJ-45 или AUI.

• Коммутатор. Он объединяет сегменты сети или/и подсети.

• Маршрутизатор или рерутер. Это управляющее устройство, которое направляет информацию на отдельный компьютер по кратчайшему пути, не загружая сеть ненужной работой.

Вопрос 10

Понятие операционной системы

Существуют две группы определений ОС: «совокупность программ, управляющих оборудованием» и «совокупность программ, управляющих другими программами». Обе они имеют свой точный технический смысл, который, однако, становится ясен только при более детальном рассмотрении вопроса о том, зачем вообще нужны операционные системы.

Есть приложения вычислительной техники, для которых ОС излишни. Например, встроенные микрокомпьютеры содержатся сегодня во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку в каждом), сотовых телефонах и т. п. Зачастую такой компьютер постоянно исполняет лишь одну программу, запускающуюся по включении. И простые игровые приставки — также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры — могут обходиться без ОС, запуская при включении программу, записанную на вставленном в устройство «картридже» или компакт-диске. Тем не менее, некоторые микрокомпьютеры и игровые приставки всё же работают под управлением особых собственных ОС. В большинстве случаев, это UNIX-подобные системы (последнее особенно верно в отношении программируемого коммутационного оборудования: файрволов, маршрутизаторов).

Вопрос11

Структура ОС MS DOS

Команды работы с файлами:

Команда Описание

COPY CON имя_файла создние файла

DEL имя_файла удаление

REN старое_имя новое_имя переименование

TYPE имя_файла просмотр содержимого файла

COPY что куда копирование файла

COPY что PRN распечатка содержимого файла

Команды работы с каталогами:

Команда Описание

MD имя_каталога создание нового каталога

RD имя_каталога удаление

CD имя_каталога переход в другой каталог

CD .. переход на уровень выше

CD \ переход в корневой каталог

DIR имя_каталога просмотр содержимого каталога

Универсальные символы: * - любые символы и любое их количество, ? - какой-либо один символ.

Пример 1: на диске A создать два каталога BOR1 и BOR2. В BOR1 создать файл park.txt (фамилия, имя). Из BOR1 файл скопировать в BOR2.

C:\> A:

A:\> MD BOR1

A:\> MD BOR2

A:\> CD BOR1

A:\BOR1> COPY CON park.txt

Фамилия, имя (F6)

A:\BOR1> CD \

A:\> COPY BOR1\park.txt BOR2

Пример 2: на диске A создать два каталога SONY и TDK. В SONY создать два файла work.txt (Ф.И.О.) и gold.txt (адрес). Оба эти файла одновременно скопировать в TDK. Файлы каталога TDK переименовать. Удалить всю информацию с диска A.

A:\> MD SONY

A:\> MD TDK

A:\> CD SONY

A:\SONY> COPY CON WORK.txt

Ф.И.О. (F6)

A:\SONY> COPY CON gold.txt

Адрес (F6)

A:\SONY> CD \

A:\> COPY SONY\*.* TDK

A:\> REN TDK\work.txt new.txt

A:\> REN TDK\gold.txt group.txt

A:\> CD SONY

A:\SONY> DEL *.*

A:\SONY> CD \

A:\> RD SONY

A:\> CD TDK

A:\TDK> DEL *.*

A:\TDK> CD \

A:\> RD TDK

2.1. Однозадачные ОС для ПЭВМ.

Наиболее популярной из однозадачных ОС является ОС DOS, которая впервые была выпущена в 1981 г. и называлась MS-DOS. Также наряду с ней известны следующие ОС:

PC-DOS - ОС для ПК IBM

DR-DOS - ОС фирмы Digital Research, которая обеспечивает парольную защиту от несанкционированного доступа к файлам и каталогам, но уступает MS-DOS в следующем:

возможность интерактивного конфигурирования

поддержка CD ROM

сжатие дисков

несовместимость с программным обеспечением других фирм

Назначение, возможности, состав, характеристики MS-DOS.

MS-DOS является однопрограммной системой, но имеет и некоторые элементы многопрограммности. Это, например, печать на принтере на фоне выполнения другой задачи.

Достоинства MS-DOS:

Используются унифицированные символы (*, ?) при работе с файлами.

Поддержка иерархической файловой структуры.

Возможность как последовательного, так и прямого доступа к содержимому файлов.

Возможность создания в ОЗУ виртуальных дисков, что ускоряет обмен информацией.

Возможность запуска фоновых задач

Модульность структуры, что упрощает перенос системы на другие типы ПЭВМ.

Недостатки:

Полное отсутствие средств защиты от несанкционированного доступа к ресурсам компьютера и самой ОС.

Отсутствие пользовательского интерфейса.

На базовую систему ввода/вывода (BIOS) возложены следующие функции:

при загрузке ОС - контроль работоспособности устройств компьютера (тестирование) и инициализация процесса загрузки программ ОС, т.е. считывание информации с диска и размещение ее в оперативной памяти компьютера.

управление работой стандартных внешних устройств компьютера (монитор, клавиатура, винчестер).

Для реализации этих функций базовая система ввода/вывода включает в себя программы тестирования оборудования компьютера, программу начальной загрузки и драйверы стандартных внешних устройств компьютера.

Драйвер - программа, которая управляет работой соответствующего внешнего устройства и предназначена для:

приема запросов от выполняемой программы на обращение к внешнему устройству

преобразования этого запроса в команды управления устройством

обработки запросов, поступающих от самого устройства

Следовательно, драйвер - промежуточное звено между выполняемой программой и внешним устройством, к которому эта программа обращается.

Программы тестирования предназначены для проверки работоспособности основного оборудования компьютера сразу после включения питания.

Программа начальной загрузки служит для считывания с магнитного диска в оперативную память системного загрузчика (программы загрузки конкретной ОС).

Все программы BIOS расположены в ПЗУ компьютера => с одной стороны BIOS -часть компьютера, а с другой - компонент любой ОС, запускаемой на данном компьютере.

Модуль расширения - надстройка над BIOS, которая выполняет следующие функции:

в процессе загрузки ОС выполняет логическую замену драйверов хранящихся в BIOS и подключение, если требуется, новых драйверов.

организация интерфейса с BIOS.

Модуль расширения BIOS хранится на системном диске в виде файла с именем io.sys и является неотъемлемой частью MS-DOS.

Внешние драйверы устройств - это те драйверы, которые не вошли в состав BIOS. Это чаще всего драйверы мыши, принтера, таймера.

Все внешние драйверы хранятся на дисках в виде отдельных файлов и являются компонентами DOS.

Информация о необходимости подключения того или иного внешнего драйвера хранится в специальном файле с именем config.sys, который должен быть расположен на системном диске.

Системный загрузчик предназначен для считывания и размещения в ОП компьютера модуля расширения и базового модуля MS-DOS.

Системный загрузчик - это программа, которая размещена в самом начале системного диска и предназначена для того, чтобы вывести на экран сообщение о попытке загрузить MS-DOS с не системного диска.

Таким образом системный загрузчик, BIOS, модуль расширения и подключенные внешние драйверы устройств составляют программное обеспечение единой системы компьютера, получившей название: "система ввода/вывода".

Ее основная цель - обмен информацией между оперативной памятью и внешними устройствами компьютера.

Программы системы ввода/вывода (кроме системного загрузчика) постоянно, в процессе работы, находятся в оперативной памяти.

Базовый модуль MS-DOS является центром системы ввода/вывода и реализует основные функции по управлению всеми ресурсами компьютера и выполняемыми программами. Базовый модуль хранится на системном диске в виде файла с именем msdos.sys.

После загрузки базового модуля он постоянно находится в оперативной памяти компьютера.

Командный процессор (интерпретатор) предназначен для организации взаимодействия пользователя с компьютером, т.е. пользователь дает указание MS-DOS на выполнение тех или иных действий посредством ввода с клавиатуры соответствующих команд.

Функции:

обрабатывает файл с именем autoexec.bat

воспринимает вводимые пользователем команды, проверяет их синтаксис

выполняет внутренние команды

обрабатывает командные файлы

Командный процессор находится на системном диске в виде файла с именем command.com.

Утилиты MS-DOS. Реализуют выполнение внешних команд. Внешние, т.к. для их выполнения программа подгружается в оперативную память (ОП) по требованию пользователя (format, copydisk).

Утилиты могут находиться в виде программных файлов на любом диске. При этом имя файла, как правило, дублирует имя команды.

Вывод: ОС получила название "дисковой", потому что изначально все ее элементы (модули) за исключением BIOS находятся на магнитных дисках. При этом на системном диске должны быть расположены:

системный загрузчик

модуль расширения (io.sys)

базовый модуль (msdos.sys)

командный интерпретатор (command.com)

файлы конфигурации (config.sys)

файл автозагрузки (autoexec.bat)

Модульная структура MS-DOS значительно облегчает ее модификацию, т.е. она открыта для наращивания своих возможностей.

Уровни вложенности элементов MS-DOS.

На внутреннем уровне находятся программы, управляющие аппаратурой, а на внешнем - средства для организации диалога с пользователями. Основная часть MS-DOS - промежуточные уровни, которые управляют файловой системой, выполнением и взаимодействием программ, использованием памяти.