Використання обчислювальної техніки та інформаційних технологій в галузі медицини та охорони здоров’я .
Обчислювальною технікою називають сукупність пристроїв, призначених для автоматичної або автоматизованої обробки даних.
Обчислювальною системою називають конкретний набір взаємодіючих пристроїв та програм, призначений для обслуговування одного робочого місця або ділянки. Центральним пристроєм більшості обчислювальних систем є комп’ютер.
Комп’ютер – це електронний прилад, що працює за програмою та призначений для автоматизації створення, зберігання, обробки та транспортування даних.
ПК складається з мінімального набору окремих компонентів: системного блока, монітора, клавіатури та миші. До комп'ютера можуть бути підключені інші пристрої: принтер, акустичні колонки, сканер тощо.
Залежно від свого призначення та конструктивних особливостей розрізняють такі категорії ПК: настільні, або desktop (їх вигляд є звичним для більшості користувачів), переносні (portable), наколінні (laptop), блокнотні (notebook) та кармані (pocket) комп'ютери.
Класифікація комп’ютерів за призначенням:
універсальні ПК здатні якісно відтворювати звук, повно екранне відео, працювати з тривимірною графікою; використовуються як автоматизовані робочі місця медпрацівників;
робочі станції призначені для вирішення вузького кола задач, використовуються в різних відділеннях ЛПЗ;
сервери – це комп’ютери-розпорядники, що контролюють локальну мережу або вузол Інтернету; іх характеризує потужний процесор, великий обсяг оперативної пам’яті, наявність декількох жорстких дисків.
Все більше використовуються не ПК, а багатотермінальні комп’ютери тобто сервери з робочими станціями. Окремо потрібно сказати про спеціалізовані комп’ютери, що керують роботою медичного обладнання. В них немає клавіатури, іноді немає монітора, немає вінчестера, але завжди є процесор та оперативна пам’ять, що закріплені на материнській платі.
Комп'ютер – це сукупність апаратних та програмних засобів, призначених для зберігання та обробки інформації. Апаратні засоби - сукупність всіх пристроїв, з яких складається комп'ютер, або які можуть додаватися до нього за необхідності.
Типовий мінімальний комплект складових комп'ютера складається з:
процесорний або системний блок;
дисплей (монітор) – основний пристрій виведення;
клавіатура – основний пристрій введення інформації.
Слід зазначити, що продуктивність комп'ютера визначається обсягом операцій, які він виконує за одиницю часу.
Системний блок, як правило, містить такі вузли:
- електронні схеми, що керують роботою ПК (мікропроцесор, пам'ять, системна шина тощо);
- накопичувані на жорстких та магнітних дисках, на оптичних дисках (CD-ROM);
- блок живлення, який перетворює змінну напругу мережі на низьку постійну напругу, необхідну для роботи електронних схем;
- система вентиляції, яка забезпечує необхідний температурний режим для МП та інших електронних вузлів ПК;
- додаткові вузли: дисковод для компакт-дисків, звукова карта, внутрішній модем тощо.
Найважливішим вузлом ПК є материнська плата. На ній розміщуються мікропроцесор (МП), запам'ятовуючі пристрої, генератор тактової частоти, кеш-пам'ять, центральна магістраль, а також компонент мікросхем логіки, що підтримують роботу плати (так званий чипсет - анг. chipset). Тип чипсету визначає основні можливості материнської плати. З'єднання елементів плати між собою здійснюється за допомогою смужок фольги зі зворотного боку плати.
У більшості ПК материнські плати містять лише основні вузли, схеми зв'язку із зовнішніми пристроями (відеоадаптери, звукові плати тощо) на них відсутні. У цих випадках відсутні елементи розміщають на окремих платах і вставляють у роз’єми з'єднання на материнській платі – так звані слоти.
Материнська плата характеризується набором мікросхем – чип сетом, за допомогою якого вона контролює роботу всередині системного блока. Саме від чипсета залежить швидкість передачі даних, параметри роботи з пам’яттю.
Центральний пристрій комп'ютера – це мікропроцесор. Фізично ЦП є надвеликою інтегральною схемою (НВІС), встановленою на материнській платі. До материнської плати ЦП підключається за допомогою спеціальних рознімних з'єднань (Socket 7. Socket A, Slot 1 (Socket 370), Socket 423 або Socket 478). На корпусі БІС звичайно вказується тип процесора, скажімо, Pentium III. За типом МП називається і сам комп'ютер.
У комп'ютерах типу IBM PC – це ЦП фірми Intel, а також сумісні з ним моделі ЦП інших фірм (AMD, Cyrix, IBM тощо). Наведемо список ЦП фірми Intel за порядком зростання їх продуктивності: Intel 8088, 80286, 80386 (SX і DX), 80486 (SX, SX2,DX, DX2 і DX4), Pentium, Celeron, Pentium И, ММХ, Pentium III, Pentium 4.
На процесорному кристалі розміщено:
власне процесор – головний обчислювальний пристрій4
співпроцесор – застосовується для виконання складних розрахунків та роботи з низкою графічних програм;
кеш-пам’ять.
Основними характеристиками ЦП є:
тактова частота – визначається максимальним часом виконання елементарної дії в ЦП. Чим вища тактова частота, тим вища (при інших однакових умовах) швидкодія процесора.
розрядність – максимальна кількість розрядів, які можуть оброблятись або передаватись одночасно.
архітектура – та схема, по якій зібрано МП.
Зараз існують багатопроцесорні ЕОМ, тобто такі, де кілька процесорів працюють одночасно, відповідно продуктивність ЕОМ дорівнює сумі продуктивностей процесорів.
У системному блоці також розміщується пам'ять. Ємність ОЗП істотно впливає на швидкість роботи ЕОМ. Основна пам'ять складається з ОЗП та ПЗП. ОЗП – оперативний запам'ятовуючий пристрій – блок ЕОМ, призначений для розміщення програм, що використовуються, а також тимчасового зберігання деяких вхідних даних та проміжних результатів. Здатний користуватися (записувати та зчитувати елементи програм та даних) заданою ділянкою пам'яті без перегляду попередніх. Це двоспрямований запам'ятовуючий пристрій, тобто такий, що допускає і запис, і зчитування. ПЗП – постійний запам'ятовуючий пристрій (мікросхема постійної пам’яті ROM) – призначений для зберігання програм тестування ПК, початкового завантаження та базової системи введення-виведення. BIOS (від англ. Basic input/output system – базова система введення/виведення) – це записане в чип спеціальне програмне забезпечення, що збирає інформацію про систему та визначає тип підключеного устаткування. BIOS містить інструкції по керуванню клавіатурою, дисплеем, дисковими накопичувачами, портами.
ОЗП – енергозалежний пристрій, ПЗП – енергонезалежний, тобто інформація, записана у ПЗП зберігається при вимкненні ЕОМ.
Зовнішня пам'ять – її утворюють зовнішні (відносно процесора) пристрої ПК, використовуються для довготривалого зберігання інформації. Розрізняються матеріалом та відповідно обсягами інформації, що зберігається. В основному пристрої зовнішньої пам'яті класифікуються за принципом запису та зчитування інформації на носій.
Основними характеристиками носіїв інформації є інформаційна ємність, швидкодія та стійкість до пошкоджень.
Існує також кеш-пам'ять – пам'ять мікропроцесора – складова частина процесора, що забезпечує короткочасне зберігання, запис та видачу інформації, яка використовується в найближчому такті роботи процесора. Потрібна для неперервності роботи, оскільки основна пам'ять не завжди забезпечує необхідну швидкість запису, зчитування та пошуку інформації. Зараз є кеш-пам'ять двох рівнів – з ОЗП інформація «наперед» записується у кеш-пам'ять другого рівня (швидшу за ОП, але повільнішу ніж пам'ять першого рівня), а вже звідти - у кеш-пам'ять самого процесора. Кеш-памяттю керує спеціальний пристрій-контролер, який, аналізуючи виконувану епрограму, намагається передбачити, які дані та команди ймовірніше знадобляться найближчим часом процесорові, та підкачує їх у кеш-пам'ять.
Підсумуємо: До внутрішніх пристроїв системного блоку системного блоку належать центральний процесор, оперативна пам’ять, постійна пам’ять, системна шина, контролери, порти введення-виведення. Ці компоненти системного блоку змонтовано на материнський платі, як правило у вигляді мікросхем. Мікропроцесор, внутрішню пам’ять та пристрої введення виведення зв’язує системна шина. Чим вища частота шини, тим більше даних проходить за одиницю часу до процесора.
Системний блок ПК комплектується блоком живлення, який перетворює змінну напругу мережі на постійну напругу. Потужності джерела живлення (200, 230 або 250 Вт) має бути достатньо, щоб цілком і навіть з невеликим запасом забезпечити енергоспоживання всіх підключених до нього пристроїв.
Для запису та зчитування інформації з дисків призначені дисководи. Практично всі IBM PC- сумісні комп'ютери мають приводи для роботи з дисками. Ці приводи містяться у системному блоці ПК у спеціально відведених для них відділеннях. Двигун приводу обертає магнітний диск, і магнітні головки здійснюють запис або зчитування інформації з диска. Електронні носії (так звана флешка) приєднуються до ПК через порт.
Підключення до системного блока зовнішніх пристроїв (монітора, миші, клавіатури, принтера, модему тощо) виконується через порти. Відповідні роз’єми для підключення знаходяться на задній стінці системного блока (можуть бути виведені в зручне місце за допомогою інтерфейсних шнурів). Існують послідовні та паралельні порти, які відрізняються способом передачі даних. Для послідовного порту характерною є послідовна у часі передача даних (біт за бітом), а для паралельного — одночасна передача кількох бітів (порції по 8 бітів, тобто по одному байту).
Через послідовні порти до системного блока підключаються миша, джойстик, модем та інші периферійні пристрої. Позначається послідовний порт як COM (Communications port). Якщо в комп'ютері є кілька послідовних портів, вони мають імена від СОМ1 до COM4. Паралельні порти в IBM-сумісному комп'ютері служать в більшості для підключення принтера. Тому цей порт називають також принтер-портом та позначають LPT (Line Printers - лінія принтера). Зараз існують інфрачервоні порти. Усі зовнішні пристрої введення-виведення, пристрої зовнішньої пам’яті під’єднані до системної шини через спеціальні плати, які називають адаптерами.
Через порти до комп'ютера додатково можна підключити:
принтер та плоттер – пристрій для виведення інформації на паперовий аркуш або на спеціальні носії (наприклад, термостійку плівку);
сканер – пристрій для введення з паперових носіїв у комп'ютер графічних зображень та тексту;
пристрій для роботи з зовнішньою пам'яттю (лазерними дисками та іншими накопичувачами);
пристрої мультимедіа (технологія, яка за допомогою програмного забезпечення і технічних засобів дає змогу використовувати на комп'ютері інформацію у вигляді звуків та рухомих зображень) – акустичний адаптер, мікрофон, акустичні колонки;
модем – пристрій для обміну інформацією між комп'ютерами за допомогою каналів зв'язку (телефонні лінії, виділені канали);
пристрої для роботи з великими обсягами інформації (стрімер для копіювання, накопичувачу для зберігання);
джерело безперервного живлення (безперебійного) – дає змогу коректно завершити роботу;
відео проектор, ТВ-тюнер, веб-камеру та ін.