Informatika_Nalivayko2011

Інформатика	61

Процесор основний інтелектуальний пристрій ПК – виконує обчислення і обробку даних, математичних операцій, та, як правило, є найкоштовнішою мікросхемою комп’ютера.

Мікропроцесор (МП), або центральний процесор (ЦП, або CPU (Central Processing Unit — центральний процесорний устрій). До обов’язкових компонентів МП відносяться арифметико-логічний пристрій (АЛП) і пристрій управління (ПУ). МП характеризується тактовою частотою, довжиною слова або розрядністю ( внутрішньою та зовнішньою), архітектурою та набором команд.

Однією з узагальнених характеристик процесора є розрядність його шини даних та шини адреси. Шина – це загальний канал зв’язку, що використовується у персональному комп’ютері. Шина застосовується для організації взаємодії між двома або більше компонентами системи.

На системній платі розташовані основні електронні компоненти:

установочне гніздо для процесора;

BIOS – базова система введення-виведення (Basic Input Output System) в IBM PC – сумісних ПК включає в себе цілий комплекс програм введення-виведення, дякуючи яким операційна система і прикладні програми можуть співпрацювати як з різними пристроями комп’ютера, так і з пристроями, які підключаються до нього. Крім того, BIOS містить в собі також програму тестування комп’ютера POST (Power-One-Self-Test) і програму початкового завантажувача. Ця остання програма потрібна для завантаження операційної системи з відповідного накопичувача. Системна BIOS в комп’ютерах, побудованих на мікропроцесорах Intel 80286 і вище, нероздільно пов’язана зі скороченням CMOS RAM (Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor RAM). CMOS RAM –

це так звана «незмінна» пам’ять, в якій зберігається інформація про поточні показники годинника, значення часу для будильника, конфігурацію комп’ютера: обсяг пам’яті, кількість і тип накопичувачів, тип монітора тощо, тобто тієї інформації, яка потрібна програмним модулям системи BIOS.

У системі BIOS є програма SETUP, з допомогою якої можна змінити, при необхідності, вміст CMOS-пам’яті;

слоти розширення для плат розширення мережевої карти, звукової і т. д., відеоадаптера.);

62	Н. Я. Наливайко

роз’єм для модулів пам’яті, вбудовані інтерфейси: (контролер накопичувача на гнучких магнітних дисках, вбудовані високошвидкісні послідовні порти, швидкодіючий паралельний порт, вбудований роз’єм для підключення маніпулятора «мишка», вбудований порт USB (Universal Serial Bus);

набори мікросхем (допоміжні мікросхеми – системних та периферійних контролерів, які називають також набором мікросхем, або chipset (чіпсет) для організації роботи таких компонент як генератор тактів, таймер, буферу адрес і даних тощо. Всі вони реалізовані, як VLSI (Very Large-Scale Integration, або надвеликі інтегральні схеми);

мікросхеми управління живленням – для підтримки і управління роботою всіх складових апаратної частини ПК у різноманітних режимах готовності та енергопостачання.

Пам’ять сучасних ПК за призначенням поділяють на види: внутрішню (постійну, оперативну і кеш-пам’ять) та зовнішню.

Внутрішня пам’ять організована модулями пам’яті, які є невеликими платами, що встановлюються в спеціальні роз’єми на системній платі. Основними характеристиками модулів пам’яті є обсяг, та швидкодія. Обсяги пам’яті у сучасних процесорів Pentium та Pentium Pro з модулями пам’яті типу SIMM становлять : 4 Mb, 8Mb, 16Mb, 32Mb, та типу DIMM — 64 Mb, 128 Mb, 256Mb, 512 Mb відповідно.

Швидкодія мікросхем пам’яті лежить у межах від 6 до 70 нс. (одна наносекунда — це час, за який світло проходить відстань у 30 см).

Постійна пам’ять призначена для збереження інформації, яка не повинна змінюватися під час виконання мікропроцесором обчислень по програмі. Така пам’ять має назву ROM (Read Only Memory), яка вказує на те, що ця пам’ять забезпечує тільки режими читання та збереження інформації. Постійна пам’ять має таку особливість, як збереження інформації при відключенні живлення.

Оперативна пам’ять (ОП) призначена для тимчасового зберігання змінної інформації – програм і даних, тобто вона допускає зміну свого вмісту під час виконання мікропроцесором обчислювальних операцій. Цей вид пам’яті забезпечує режими запису, читання і зберігання інформації. Так як у будь-яку момент сеансу роботи доступ може виконуватися до будь-якої комірки пам’яті, то цей вид пам’яті називають пам’яттю з довільною вибіркою RAM

Інформатика	63

(Random Access Memory). Для побудови запам’ятовуючих пристроїв типу RAM використовують мікросхеми статичної (SRAM – Static RAM) та динамічної (DRAM – Dynamic RAM) пам’яті. Мікросхеми пам’яті (RAM) називають енергозалежною пам’яттю, тому що при вимиканні комп’ютера або знеструмленні мережі їх вміст пропадає. При виконанні будь-якої програми завантажується файл EXE або COM з жорсткого диска в пам’ять (RAM), і програма зберігається протягом усього часу своєї роботи. Процесор виконує команди, записані в пам’яті. Також у пам’яті зберігаються введені з клавіатури символи, наприклад, при роботі з текстовим редактором. В оперативну пам’ять заносяться числові змінні, над якими виконуються математичні операції, та результати цих операцій.

Кеш-пам’ять (буферна пам’ять) сучасних ПК призначена для узгодження швидкості роботи повільних пристроїв, таких, як динамічна пам’ять з більш швидким мікропроцесором. Це дає змогу виключити періоди чекання в роботі МП з оперативною пам’яттю, які знижували б швидкодію всієї системи. В IBM PC – сумісних ПК кеш-пам’ять використовується для обміну даними між процесором

іоперативною пам’яттю, а також між оперативною пам’яттю і накопичувачами на змінних і незмінних носіях (дискети, компактдиски, жорсткі магнітні диски), тобто з зовнішньою пам’яттю.

Зовнішня пам’ять сучасних ПК представлена групою спеціальних пристроїв, які мають загальну назву – накопичувачі. Загальна ємність таких накопичувачів у сотні і тисячі разів більша ніж ємність оперативної пам’яті.

Накопичувач можна розглядати як сукупність технічного носія

івідповідного приводу.

Взалежності від типу носія всі накопичувачі підрозділяються на накопичувачі на магнітній стрічці і накопичувачі на дисках.

За способом запису і читання інформації на носієві дискові накопичувачі бувають магнітними, оптичними, магнітооптичними.

Серед дискових накопичувачів виділяють: накопичувачі на жорстких магнітних дисках (вінчестери); накопичувачі на гнучких магнітних дисках; накопичувачі на магнітооптичних дисках; накопичувачі на оптичних дисках з одноразовим записом і багаторазовим читанням WORM (Write Once Read Many); накопичувачі на оптичних компакт-дисках CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory).

64	Н. Я. Наливайко

З усіх пристроїв зберігання даних (якщо не враховувати оперативну пам’ять) жорсткі магнітні диски забезпечують найбільш швидкий доступ до даних (7-18 мілісекунд, мс), високі швидкості читання та запису даних (до 5 Мбайт/c).

Кожний сучасний комп’ютер має хоча б один жорсткий магнітний диск, який отримав загальну назву «Вінчестер». Стандартним логічним іменем одного жорсткого диску прийнято – С: Часто основний фізичний жорсткий диск може розбиватися на логічні розділи, і тоді їм надаються імена за латинською абеткою після літери, якою позначений жорсткий диск, що розбитий на логічні розділи – D:, E: і т..

Жорсткі диски відрізняються насамперед такими характеристиками: ємністю, тобто обсягом інформації, яка вміщується на диск; швидкодією — часом доступу до даних і швидкістю читання та запису інформації; інтерфейсом, тобто типом контролера, до якого приєднується жорсткий диск (частіше — IDE/EIDE та різні варіанти SCSI).

Основною характеристикою жорсткого магнітного диска є його ємність, тобто кількість даних, яка розміщується на диску. Ємність жорстких дисків вимірюється в мегабайтах (Мбайтах) та гігабайтах (Гбайтах). Перші жорсткі диски мали обсяг 5 Мбайтів. Ємність сучасних вінчестерів сягає 182 Гбайтів.

Швидкість роботи жорстких дисків оцінюється двома показниками: часом доступу до даних на диску та швидкістю читаннязапису на диску. У типових сучасних жорстких дисків час доступу приблизно 10—12 мс, більш швидкі диски мають час доступу 7—9 мс.

Швидкість читання-запису (пропускна можливість введеннявиведення) залежить не тільки від диску, але й від його контролера, швидкості процесора, типу шини (інтерфейсу).

До жорстких дисків відноситься група компакт – дисків CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory — пам’ять тільки для читання на компакт-диску) та CD-RW (Compact Disc Write пам’ять тільки для запису на компакт-диску) — це оптичні носії інформації, призначені для читання та запису, на яких може зберігатися від 700 Мбайтів даних, що відповідає приблизно 358610 сторінкам тексту, або 80 хвилинам високоякісного звучання, або їх комбінації. Доступ до даних, що зберігаються на CD-дисках, здійснюється швидше, ніж до даних, записа-

Інформатика	65

них на дискетах, але все ж значно повільніше, ніж на сучасних жорстких магнітних дисках. Термін CD-диск відноситься як до самих компакт-дисків, так і до пристроїв (накопичувачів) для них. Комп’ютерні компакт-диски дуже схожі на звичайні звукові компакт-диски, але крім музики на них можна записувати іншу інформацію.

Накопичувач на гнучких магнітних дисках спеціальний пристрій привід (дисковід), призначені для запису зчитування інформації на гнучкі магнітні диски (дискети) – формату 3,5′. Але сьогодні, як носії інформації, дискети використовуються все менше, оскільки вони недостатньо надійні і можуть зберігати значно менше даних, аніж інші технічні носії інформації.

Кожен дисковід – привід для гнучких дисків має стандартне ім’я, що складається із букви латинського алфавіту і символу «:» (двокрапка), наприклад: А: або В: (якщо у складі ПК є тільки один дисковід – привід), чи А: та В: (якщо у складі ПК є два дисководи

– приводи).

Слід пам’ятати, що самі диски – називають технічними носіями, на яких зберігається інформація.

Пристрої, що знаходяться всередині системного блоку, мають назву внутрішніх, а пристрої, що підключаються до нього зовні, мають назву зовнішніх.

Зовнішні додаткові пристрої, призначені для введення, виведення і зберігання даних, мають назву периферійних.

До основних периферійних пристроїв сучасних ПК відносять групу пристрої для введення та відображення даних.

До групи введення даних відносять клавіатуру, маніпулятор «миша», джойстик, трек-бол та ін.

Клавіатура – клавішний пристрій управління персональним комп’ютером.

Використовується для введення алфавітно-цифрових (знаків) даних, а також команд управління. Клавіатура належить до стандартних засобів персонального комп’ютера, її основні функції майже не потребують підтримки спеціального програмного забезпечення (драйверів). Необхідне програмне забезпечення для початку роботи з комп’ютером вже має мікросхема постійно запам’ятовуючого пристрою (ПЗП) у складі базової системи введення-виведення (BIOS), і тому комп’ютер реагує на натиснення клавіш відразу після свого вмикання. Стандартна клавіатура має від 101 до 104 клавіші,

66	Н. Я. Наливайко

функціонально розподілених по декількох групах: алфавітноцифрова група клавіш; функціональні клавіші ( від F1 до F12 ); клавіші керування курсором; клавіші додаткової панелі (використовуються у двох режимах: цифровому або режимі керування курсором), службові клавіші (Print Screen, Scrooll Lock, Pause/ Break і т. ін.).

Маніпулятор «миша» (ММ) – пристрій управління маніпуляційного типу призначений для роботи у середовищі з графічним інтерфейсом користувача. Управління здійснюється основними засобами – клавішами та іншими, в залежності від конфігурації маніпулятора.

Переміщення маніпулятора по поверхні відображається на екрані монітора синхронним переміщенням програмно пов’язаного з ним графічного об’єкта – укажчика.

Комбінація монітора та мишки забезпечує найсучасніший тип інтерфейсу користувача, який має назву графічного.

Правила роботи з маніпулятором «миша» подані у довідковій системі операційної системи з графічним інтерфейсом, наприклад, Windows Vista

Монітор – це пристрій візуального уявлення даних. Він не єдиний, але головний пристрій виведення даних. Його основними параметрами є: розмір екрана; крок маски екрана; максимальний рівень захисту.

Розмір екрана вимірюється між протилежними кутами екрана кінескопа по діагоналі. Одиниця виміру — дюйми. Стандартні розміри: 15”; 17”; 19”; 20”; 21”. На сьогодні універсальними є монітори розміром 17 дюймів.

Частота регенерації (крок поновлення) зображення показує, скільки разів протягом секунди може повністю змінитися зображення (тому частоту регенерації також називають частотою кадрів). Частоту регенерації зображення вимірюють у герцах (Гц). Мінімальним значенням частоти регенерації повинно бути 75 Гц, нормальним 85 Гц, а добрим — 100 Гц та більше.

Рівень захисту монітора визначається стандартом, якому відповідає монітор з точки зору вимог техніки безпеки. Зараз існують такі міжнародні стандарти: MPR-II, ТСО-95, ТСО-99. Стандарт MPR-I1 обмежує рівень електромагнітного випромінювання межами, безпечними для людини. Ергономічні й екологічні норми

Інформатика	67

вперше з’явились у стандарті ТСО-95, а стандарт ТСО-99 встановив найжорсткіші норми по параметрах, що визначають якість зображення.

Принтер – (друкарський пристрій) призначений для виведення інформації на папір. Звичайно принтери можуть виводити не тільки текст, а й малюнки та графіку. Одні принтери дозволяють Друкувати тільки в одному кольорі (чорному), інші можуть виводити і кольорове зображення.

Матричні принтери (або точково-матричні) раніше були найбільш розповсюдженими принтерами для персональних комп’ютерів. Зараз ці принтери не користуються попитом, тому що забезпечують значно гіршу якість друку (порівняно з лазерними та струменевими принтерами), створюють сильний шум під час роботи і малопридатні для кольорового друку.

Струменеві принтери зараз є найбільш розповсюдженими. У струменевих принтерах зображення формується мікрокраплями спеціального чорнила, що виприскується на папір через сопла друкарської головки. Як і в матричних принтерах, друкарська головка струменевого принтера рухається горизонтально, а по закінченні друкування кожної горизонтальної смуги зображення папір просувається вертикально.

Лазерні принтери забезпечують (і отримують) найвищу якість чорно-білого та кольорового друкування У лазерних принтерах використовується метод ксерографії: зображення переноситься на папір зі спеціального барабана, до якого електрично притягуються частинки фарби (тонера). Різниця між лазерним принтером і звичайним копіювальним апаратом полягає в тому, що друкую-

чий барабан електризується за допомогою лазера за командами з комп’ютера. Лазерні принтери мають найвищу швидкість друкування серед усіх інших типів принтерів.

Модем — це пристрій для обміну інформацією з іншими ком- п’ютерами через телефонну мережу. Факс-модем — пристрій,

68	Н. Я. Наливайко

що поєднує можливості модему із засобами для обміну факсимільного зображення з іншими факс-модемами та звичайними телефаксними апаратами. Більшість сучасних модемів є факсмодемами.

2.2. Програмне забезпечення

Основним призначенням програмної частини ПЕОМ – є забезпечення процесів управління усіма її ресурсами під час розв’язування задач. Програмну частину прийнято називати програмним забезпеченням, що об’єднує у своєму складі сукупність програм, які прийнято класифікувати за їх призначенням у процесі функціонування ПЕОМ.

Під терміном програма розуміють описання послідовності дій ЕОМ, достатнє для розв’язування деякої задачі, складеної на мові програмування, яку «розуміє» ЕОМ (машинна мова).

Таким чином, ЕОМ, як «залізо» (hardware), для свого функціонування повинна мати деяку сукупність програм (software) – програмне забезпечення (ПЗ), під яким розуміють сукупність програм, мов програмування, спеціальних процедур, правила і документацію, які необхідні для використання програм.

За своїм функціональним призначенням ПЗ ПЕОМ ділиться на

системне і прикладне.

Системним програмним забезпеченням (СПЗ) називається ПЗ, що використовується для роз-

робки і експлуатації програмних продуктів та для надання корис- тувачеві ПЕОМ деяких послуг. Воно є необхідним доповненням до технічних засобів ПЕОМ, так як без СПЗ ЕОМ просто не може реалізовувати усі свої потенційні можливості.

До прикладного програмного забезпечення ПЕОМ відносять програмні продукти, які необхідні користувачеві для вирішення завдань з області його професійної діяльності. Значну частину прикладного програмного забезпечення (ППЗ) складають програмні продукти, які прийнято називати пакети прикладних програм

ППП (програми професійного прикладного призначення). У арсеналі програмного забезпечення сучасних ПЕОМ суттєву част-

Інформатика	69

ку складають прикладні програми загального призначення, серед яких найпопулярнішим можна назвати програми, які функціонують під управлінням операційної системи WINDOWS – пакет Microsoft Office.

До складу пакета MS Office входять такі програмні продукти, за допомогою яких можна створювати різноманітні ділові документи, виконувати комплексний фінансовий аналіз і професійно готувати презентацію. До цього пакету входять наступні прикладні програми:

–MS Word – потужний текстовий процесор для Windows, можливості якого можуть бути порівняні з настільною видавницькою системою;

–MS Excel – це простий у використанні табличний процесор. Крім широких можливостей роботи з електронними таблицями Excel може оперувати з декількома аркушами, що знаходяться

водному файлі електронної таблиці (робоча книга). Excel має великі можливості для опрацювання діаграм і графіків і може використовувати таблиці відмінних від Excel форматів (Lotus 1-2-3, QuattroPro тощо);

–MS Access – зручний та потужний засіб управління базами даних, який має всі можливості реляційних баз даних і дозволяє створювати досить складні додатки, з якими буде легко працювати кінцевий користувач;

–MS Power Point – графічний редактор для створення презентацій, який дозволяє користувачеві готувати малюнки, слайди, відео документи тощо.

3. Принцип роботи ПЕОМ

Основним принципом роботи будь-якої ЕОМ є принцип

програмного управління, у якому основною компонентою є машинна команда (команда ЕОМ).

Будь-яка комп’ютерна програма складається із послідовності окремих команд, призначених

для виконання деякого завдання. При цьому слід визначити, що:

70	Н. Я. Наливайко

•команда являє собою завдання на виконання деякої дії;

•у структурі кожної команди виділяють дві частини, кожна із яких має конкретне призначення.

Кожна команда ПЕОМ виконується у два етапи:

1.Уведення команди (набір на клавіатурі чи виділення маніпулятором).

2.Запуск на виконання (кл. ЕNTER чи кл маніпулятора). При вивченні принципу функціонування ЕОМ важливо усвідо-

мити, що ЕОМ є пристроєм електричного принципу дії, кожна із яких виконується за правилами алгебри – логіки, тому доцільне розуміння її арифметичних основ.

4. Ключові поняття арифметичних основ ЕОМ

Системи числення. Розуміння арифметичних основ роботи ЕОМ може стати корисним у плані розвитку логічного мислення, що є необхідним не лише у процесах комп’ютерної обробки даних, а і в загальному ставленні до інформаційних систем.

Основним поняттям арифметичних основ ЕОМ є поняття системи числення.

Під системою числення (СЧ) розуміють сукупність засобів для запису і відображення чисел (цифри, знаки, символи), їх поіменування та правила виконання арифметичних дій.

За способом запису цифр (символів, знаків) у числах розрізняють два типи СЧ: позиційні (ПСЧ), непозиційні (НПСЧ).

У ЕОМ використовуються позиційні системи числення (ПСЧ),

яким притаманні наступні загальні властивості:

•сукупність засобів (цифр, символів, знаків) для відображення чисел у системі числення називають її алфавітом;

•кількість цифр (символів, знаків), що використовуються у системі для запису чисел, відповідає основі системи;

•цифри (символи, знаки), записані підряд, створюють число;

•позиція цифри (символу, знака) у зображенні числа називається розрядом;

•число у позиційній системі числення являє собою суму ступенів основи, помножених на відповідний коефіцієнт, який повинен бути однією із цифр даної системи числення.