Тема №3 Технология обработки информации управления базами данных; компьютерные коммуникации

Текстовые редакторы. Предназначены для автоматизации процессов ввода и редактирования текстовых данных.

С этого класса прикладных программ обычно начинают знакомство с программным обеспечением и на нем отрабатывают первичные навыки взаимодействия с компьютерной системой в школах и колледжах.

Графические редакторы. Это обширный класс программ, предназначенных для создания и (или) обработки графических изображений. В данном классе различают следующие категории: растровые редакторы, векторные редакторы и программные средства для создания и обработки трехмерной графики (ЗD-редакторы).

Электронные таблицы. Электронные таблицы предоставляют комплексные средства для хранения различных типов данных и их обработки, но основной акцент смещен не на хранение массивов данных и обеспечение к ним доступа, а на преобразование данных, причем в соответствии с их внутренним содержанием.

Основное свойство электронных таблиц состоит в том, что при изменении содержания любых ячеек таблицы может происходить автоматическое изменение содержания во всех прочих ячейках, связанных с измененными соотношением, заданным математическими или логическими выражениями (формулами).

 Системы управления базами данных. Базами данных называют массивы данных, организованных в табличные структуры. Основными функциями систем управления базами данных являются:

• создание пустой (незаполненной) структуры базы данных;

• предоставление средств ее заполнения или импорта данных из таблиц другой базы;

• обеспечение возможности доступа к данным, а также предоставление средств поиска и фильтрации.

Многие системы управления базами данных дополнительно предоставляют возможности проведения простейшего анализа данных и их обработки. В результате возможно создание новых таблиц баз данных на основе имеющихся.

Контрольные вопросы

1.Кто является основоположником отечественной вычислительной техники?

2.Где была создана 1-ая отечественная ЭВМ?

3.Как называлась первая отечественная ЭВМ?

Тема №4 Архитектура пк. Структура вычислительных систем. Программное обеспечение вычислительной техники

 

Системы, расположенные на материнской плате

Физически память выполнена в виде отдельных микросхем – запоминают устройств (ЗУ), подключаемых к материнской плате с помощью специальных разъемов. ЗУ подразделяются на постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) и оперативные запоминающие устройства (ОЗУ).

Первый тип этих устройств (ПЗУ) предназначен только для считывания и используется для долговременного хранения данных. Информация в ПЗУ записывается обычно производителем компьютера и служит, например, для начальной загрузки компьютера после его включения, для управления экранным изображением и т.д.

ОЗУ, или просто оперативная память, является важнейшим элементом ПК. Именно из нее микропроцессор берет программы и исходные данные, в нее он также записывает полученный результат. ОЗУ изготавливаются в виде БИС обеспечивающих различную информационную емкость.

Рассмотрим их более подробно.

Оперативная память

Оперативная память (RAM– Random Access Memory) – это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. Существует много различных типов оперативной памяти, но с точки зрения физического принципа действия различают динамическую память (DRAM) и статическую память (SRAM).

Ячейки динамической памяти (DRAM) можно представить в виде микроконденсаторов, способных накапливать заряд на своих обкладках. Это наиболее распространенный и экономически доступный тип памяти.

Ячейки статической памяти (SRAM) можно представить как электронные микроэлементы – триггеры, состоящие из нескольких транзисторов. В триггере хранится не заряд, а состояние (включен/выключен), поэтому этот тип памяти обеспечивает более высокое быстродействие, хотя технологически он сложнее и, соответственно, дороже.

Микросхемы динамической памяти используют в качестве основной оперативной памяти компьютера. Микросхемы статической памяти используют в качестве вспомогательной памяти (так называемой кэш-памяти), предназначенной для оптимизации работы процессора.

Предельный размер поля оперативной памяти, установленной в компьютере, определяется микропроцессорным комплектом (чипсетом) материнской платы и обычно составляет несколько сот Мбайт.

Представление о том, сколько оперативной памяти должно быть в типовом компьютере, непрерывно меняется. В середине 80-х годов поле памяти размером 1 Мбайт казалось огромным, в начале 90-х годов достаточным считался объем 4 Мбайт, к середине 90-х годов он увеличился до 8 Мбайт, а затем и до 16 Мбайт. Сегодня типичным считается размер оперативной памяти 128-256 Мбайт, но очень скоро эта величина будет превышена в 2-4 раза даже для моделей массового потребления.

Оперативная память в компьютере размещается на стандартных панельках, называемых модулями. Модули оперативной памяти вставляют в соответствующие разъемы на материнской плате.

Конструктивно модули памяти имеют два исполнения – однорядные (SIMM-модули) и двухрядные (DIMM-модули).

Основными характеристиками модулей оперативной памяти являются объем памяти и время доступа. SIММ-модули поставляются объемами 4,8,16,32 Мбайт, а DIMM-модули – 16,32,64,128,256,512 Мбайт и более. Время доступа показывает, сколько времени необходимо для обращения к ячейкам памяти – чем оно меньше, тем лучше. Время доступа измеряется в миллиардных долях секунды (наносекундах, нc). Время доступа к оперативной памяти для SIMM-модулей – 50-70 нс. Для DIMM-модулей оно составляет менее 7-10 нс.

Размещение информации в памяти называется записью, а, получение информации из памяти – чтением или считыванием.

Процессор

Процессор – основная микросхема компьютера, в которой и производятся все вычисления. Конструктивно процессор состоит из ячеек, похожих на ячейки оперативной памяти, но в этих ячейках данные могут не только храниться, но и изменяться. Внутренние ячейки процессора называют: регистрами.

В компьютерах над корпусом процессора располагается вентилятор.

Микропроцессор выполняет две основные функции. Во-первых, он производит вычисления по заданной программе, хранящейся в оперативной памяти. Во-вторых, он обеспечивает общее управление компьютером и вычислительными процессами.

Скорость работы процессора определяется тактовой частотой и измеряется в мегагерцах. Один МГц соответствует 1 миллиону операций в секунду.

Еще одной характеристикой микропроцессора является разрядность – это количество разрядов в двоичных числах, которые обрабатывает процессор за один такт. В настоящее время используются 64-разрядные процессоры.

С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с оперативной памятью, процессор связан несколькими группами проводников, называемых шинами.

Для того чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти, внутри процессора создают буферную область – так называемую кэш-память. Это как бы «сверхоперативная память». Когда процессору нужны данные, он сначала обращается в кэш-память, и только если там нужных данных нет, происходит его обращение в оперативную память. Принимая блок данных из оперативной памяти, процессор заносит его одновременно и в кэш-память. Высокопроизводительные процессоры комплектуют повышенным объемом кэш-памяти.

Иногда кэш-память распределяют по нескольким уровням. Кэш первого уровня выполняется в том же кристалле, что и сам процессор, и имеет объем порядка десятков Кбайт. Кэш второго уровня находится либо в кристалле процессора, либо в том же узле, что и процессор, хотя и исполняется на отдельном кристалле. Кэш-память первого и второго уровня работает на частоте, согласованной с частотой ядра процессора.

Кэш-память третьего уровня выполняют на быстродействующих микросхемах типа SRAM и размещают на материнской плате вблизи процессора. Ее объемы могут достигать нескольких Мбайт, но работает она на частоте материнской платы.

Периферийные устройства персонального компьютера подключаются к его интерфейсам и предназначены для выполнения вспомогательных операций. Благодаря им компьютерная система приобретает гибкость и универсальность.

По назначению периферийные устройства можно подразделить на:

- устройства ввода данных;

- устройства вывода данных;

- устройства хранения данных;

- устройства обмена данными.

 

Наиболее универсальным устройством ввода информации является клавиатура. Клавиатура позволяет вводить числовую и текстовую информацию, кроме того, с помощью клавиатуры пользователь может управлять работой компьютера.

Когда вы сидите за компьютером, непосредственно перед вами находится клавиатура. Это не случайно, поскольку клавиатура является основным устройством для ввода символьной информации. Без клавиатуры не может работать ни один современный ПК. Несмотря на внешнюю простоту, современная клавиатура – это относительно сложное устройство. Помимо панели с клавишами, в ней имеются электронные схемы, которые преобразуют нажатия клавиш в двоичные числа, то есть выполняют кодирование символов.

Клавиатура относится к стандартным средствам персонального компьютера. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший интерфейс пользователя. Основные функции клавиатуры не нуждаются в поддержке специальными программами (драйверами). Необходимое программное обеспечение для начала работы с компьютером уже имеется в микросхеме ПЗУ в составе БИОС и поэтому компьютер реагирует на нажатия клавиш сразу после его включения.

Драйвер – это программа, управляющая работой устройства. После первого подключения устройства к ПК нужно выполнить установку соответствующего драйвера.

Практическое знакомство с персональным компьютером обычно начинается с изучения клавиатуры и назначения клавиш.

Клавиатура имеет более 100 клавиш, функционально распределенных по нескольким группам.

При работе с современным программным обеспечением компьютер непременно должен быть оснащен еще одним устройством ввода – мышью. После появления и повсеместного распространения программ с графическим интерфейсом мышь стала незаменимым и серьезным устройством-указателем. Даже в написании слова мышь были отброшены кавычки, и от грызуна – мыши осталось только напоминание формы. Действительно рассматриваемое устройство похоже на мышь с хвостом, но на этом сходство кончается.

Обтекаемый корпус мыши, повторяющий анатомию человеческой ладони, оснащен как минимум двумя кнопками левой и правой. Существуют также конструкции с тремя – четырьмя кнопками, а также с колесиком прокрутки. С нижней стороны корпуса мыши располагается обрезиненный шарик. При перемещении мыши по поверхности стола (или коврика) шарик перекатывается в своем гнезде.

Вместе с перемещением мыши на экране монитора движется указатель мыши. Если указатель навести на объект (элемент рисунка, символ, элемент интерфейса и т.д.), то с объектом можно выполнить ряд действий. Щелчок левой кнопкой мыши обычно приводит к выделению объекта, щелчок правой кнопкой – к вызову контекстного меню объекта. Если при работе в Windows вы захватите объект кнопкой мыши, то его можно будет перетащить или скопировать.

Подключается мышь к ПК через порт. В настоящее время уже имеются модели беспроводной мыши, которые используют передачу данных в радио- или инфракрасном диапазоне. Такая мышь может находиться в любом месте в радиусе 1,5 - 2 м от компьютера. В комплект поставки мыши входят, как правило, программы установки и тестирования, а также драйвер.

Специальные манипуляторы. Кроме обычной мыши существуют и другие типы манипуляторов, например: трекболы, пенмаусы, инфракрасные мыши.

Для работы в некоторых программах (особенно в играх) и в некоторых специализированных имитаторах применяют также манипуляторы рычажно-нажимного типа (джойстики) и аналогичные им джойпады, геймпады и штурвалъно-педалъные устройства. Устройства этого типа подключаются к специальному порту, имеющемуся на звуковой карте, или к порту USB.

Само слово джойстик является комбинацией двух английских слов: joy (радость) и stick (палка). Действительно, это устройство ввода создано для развлечений и представляет собой рукоятку управления, снабженную кнопками. Наклон рукоятки в ту или иную сторону приводит к перемещению указателя на экране.

Для ввода графической информации используют сканеры, графические планшеты (дигитайзеры) и цифровые фотокамеры. Интересно отметить, что с помощью сканеров можно вводить и знаковую информацию. В этом случае исходный материал вводится в графическом виде, после чего обрабатывается специальными программными средствами (программами распознавания образов).

Основной задачей сканера является преобразование изображения к цифровому коду для дальнейшей обработки компьютером.

Существует множество моделей сканеров, они различаются, прежде всего, по механизму движения считывающего устройства (сканирующей головки) относительно бумаги.

Первые модели сканеров были черно-белыми, то есть воспринимали только черный и белый цвета. Современные сканеры позволяют распознавать миллиарды цветовых оттенков. Способность сканера различать цвета называется глубиной распознавания цвета. Измеряется глубина распознавания цвета в битах, напри­мер, черно-белые сканеры являются 1-битными. Сканеры 24-битные (обычно, планшетные и барабанные) распознают 16,7 миллиона возможных цветов, а 32-битные сканеры - 4,3 миллиарда цветов. Указанная связь между количеством распознаваемых цветов и глубиной цвета обусловлена тем, что изображение в сканере представляется в виде набора точек – пикселов, каждый из которых имеет свой цвет.

Максимальная плотность точек, которую способен различить сканер, называется разрешающей способностью сканера.

Измеряется разрешающая способность в единицах dpi (dpi – dots per inch – количество точек на дюйм). Первые модели сканеров имели разрешающую способность 200 - 300 dpi. Для современных планшетных сканеров эта величина составляет 600 - 1200 dpi и более, а для сканеров барабанного типа она может быть 8000 dpi и выше.

Сканер в результате считывания документа формирует файл графического формата (например, BMP, TIFF, JPEG). Если исходный документ содержал текст, то файл, полученный в результате сканирования, не может быть прочитан программой текстового редактора. Необходимо выполнить преобразование файла в текстовый формат. Для этого существуют специальные программы, называемые программами оптического распознавания текста.

Производительность сканера определяется продолжительностью сканирования листа бумаги стандартного формата и зависит как от совершенства механической части устройства, так и от типа интерфейса, использованного для сопряжения с компьютером.

Сканеры применяются при работе с большими массивами текстовых документов, они незаменимы в деятельности художников и дизайнеров. Широкое применение сканеры находят в издательской деятельности.

Основным устройством вывода информации в ПК является монитор. Монитор служит для отображения на экране графической и символьной информации.

В качестве устройств вывода данных, дополнительных к монитору, используют печатающие устройства (принтеры), позволяющие получать копии документов на бумаге или прозрачном носителе. Эти устройства позволяют выводить при печати как символьную (тексты, числа), так и графическую (рисунки, диаграммы, графики) информацию. Все знаки, выводимые принтером на печать, представляются в виде набора отдельных точек. Способ нанесения этих точек на бумагу зависит от конструкции принтера. Возможны различные классификации принтеров:

• по последовательности печати (посимвольные, построчные, постраничные);

• по количеству воспроизводимых цветов (черно-белые, цветные);

• по способу действия (ударные, безударные);

• по способу получения изображения на бумаге (матричные, струйные, лазерные, светодиодные, термические и др.).

Когда говорят о той или иной модели принтера, чаще всего называют последний признак – способ получения изображения. Будем рассматривать принтеры именно с этой точки зрения.

Устройство, предназначенное для обмена информацией между удаленными компьютерами по каналам связи, принято называть модемом (МОдулятор + ДЕМодулятор). При этом под каналом связи понимают физические линии (проводные, оптоволоконные, кабельные, радиочастотные), способ их использования (коммутируемые и выделенные) и способ передачи данных (цифровые или аналоговые сигналы). В зависимости от типа канала связи устройства приема-передачи подразделяют на радиомодемы, кабельные модемы и прочие. Наиболее широкое применение нашли модемы, ориентированные на подключение к коммутируемым телефонным каналам связи.

Цифровые данные, поступающие в модем из компьютера, преобразуются в нем путем модуляции (по амплитуде, частоте, фазе) в соответствии с избранным стандартом (протоколом) и направляются в телефонную линию. Модем-приемник, понимающий данный протокол, осуществляет обратное преобразование (демодуляцию) и пересылает восстановленные цифровые данные в свой компьютер. Таким образом обеспечивается удаленная связь между компьютерами и обмен данными между ними.

К основным потребительским параметрам модемов относятся:

• производительность (бит/с);

• поддерживаемые протоколы связи и коррекции ошибок;

• в шинный интерфейс, если модем внутренний (ISA или РСI).

От производительности модема зависит объем данных, передаваемых в единицу времени. От поддерживаемых протоколов зависит эффективность взаимодействия данного модема с сопредельными модемами (вероятность того, что они вступят во взаимодействие друг с другом при оптимальных настройках). От шинного интерфейса в настоящее время пока зависит только простота установки и настройки модема (в дальнейшем при общем совершенствовании каналов связи шинный интерфейс начнет оказывать влияние и на производительность).

Мультимедиа (multimedia) - это современная компьютерная информационная технология, позволяющая объединить в компьютерной системе текст, звук, видеоизображение, графическое изображение и анимацию (мультипликацию).

Мультимедиа - это сумма технологий, позволяющих компьютеру вводить, обрабатывать, хранить, передавать и отображать (выводить) такие типы данных, как текст, графика, анимация, оцифрованные неподвижные изображения, видео, звук, речь.

Современный мультимедиа–ПК в полном “вооружении” напоминает домашний стереофонический Hi–Fi комплекс, объединенный с дисплеем–телевизором. Он укомплектован активными стереофоническими колонками, микрофоном и дисководом для оптических компакт–дисков CD–ROM (CD — Compact Disc, компакт–диск; ROM — Read only Memory, память только для считывания).

Кроме того, внутри компьютера укрыто новое для ПК устройство — аудиоадаптер, позволивший перейти к прослушиванию чистых стереофонических звуков через акустические колонки с встроенными усилителями.

Мультимедиa-технологии являются одним из наиболее перспективных и популярных направлений информатики. Они имеют целью создание продукта, содержащего "коллекции изображений, текстов и данных, сопровождающихся звуком, видео, анимацией и другими визуальными эффектами (Simulation), включающего интерактивный интерфейс и другие механизмы управления".

Цели применения продуктов, созданных в мультимедиа-технологиях.

Основными целями применения продуктов, созданных в мультимедиа технологиях (CD-ROM с записанной на них информацией), являются: 1). Популяризаторская и развлекательная (CD используются в качестве домашних библиотек по искусству или литературе). 2). Научно-просветительская или образовательная (используются в качестве методических пособий). 3). Научно-исследовательская - в музеях и архивах и т.д. (используются в качестве одного из наиболее совершенных носителей и "хранилищ" информации).

Файл – это совокупность данных, записанных на внешний носитель, которая имеет определенное имя.

В существующий файл может быть записана дополнительная информация либо из него могут быть удалены ненужные данные. С файлами можно выполнять и другие операции, связанные с различными информационными процессами: поиск конкретных данных в файлах, копирование данных и т.д.

Файл является универсальным информационным объектом. Любая работа, выполненная на компьютере (текст и рисунки, аудио- и видеозапись, база данных и программа), оформляется в виде файлов.

Способ хранения файлов на дисках компьютера называется файловой системой. Иерархическая структура, в виде которой операционная система отображает файлы и папки диска, называется файловой структурой.

Имена файлов

Имя файла включает в себя две части: собственно имя и расширение. Эти две части разделены точкой. Собственно имя (в дальнейшем будем называть его просто именем) состоит из букв, цифр, а также допустимых специальных символов (знака подчеркивания «_», дефиса «-», знака доллара «$» и т.д.).

Имя должно содержать не менее одного символа, то есть не может быть именем файла запись «.dat», однако записи «l.dat», «g.dat» или «_.dat» уже представляют собой имена.

Имя файла может быть составлено как из строчных, так и прописных букв. Если имя файла задает пользователь, то расширение файла определяется типом файла. Тип файла связан с назначением файла и с программой, в которой файл был создан или должен открываться. Принято использовать стандартные расширения файлов.

Каталоги и иерархическая система имен

Понятие каталогов

Одной из основных функций ОС является организация работы с внешними носителями информации: жесткими и гибкими дисками, дисками CD-ROM и т.д. На внешних носителях данные хранятся в виде файлов. Отдельные файлы могут объединяться в каталоги (их также называют директориями), а те, в свою очередь – в другие каталоги. В любом из каталогов могут содержаться файлы.

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

Каталог – это объект, в который складываются файлы, еще называется папкой.

Для удобства хранения информации и доступа к ней каталоги упорядочиваются в некоторую структуру. Эта структура образуется по принципу подчинения или иерархии. Подчиненность в данном случае означает не принцип приоритета команд («команд начальника обязательна для подчиненного»), а взаимное расположение каталогов.

Содержимое диска образует корневой каталог. Из корневого каталога можно перейти в каталоги первого уровня, из них – в каталоги второго уровня и т.д. Файлы могут храниться в каталогах всех уровней (файлы на иерархической структуре обычно не изображаются).

Контрольные вопросы

1.Для чего предназначена оперативная память?

2.ПК состоит из?

3.Основные функции ЭВМ?