Предмет и основные разделы информатики

Классификация современных компьютеров  и их технические характеристики

• Классические принципы устройства ЭВМ
• Основные типы современных ПК.
• Минимальный состав ПК и дополнительные устройства.
• Классификация компьютеров в зависимости от решаемых задач, технико-экономические показатели компьютеров.

Основные составляющие и блоки  компьютеров

• Параметры современных материнских плат:
• материнские платы АТ,
• материнские платы АТХ.
• Компоненты системного блока.
• Общая характеристика постоянной памяти

Информационное общество — общество, в котором большинство работающих занято производством, хранением, переработкой и реализацией информации, особенно высшей ее формы — знаний. Для этой стадии развития общества и экономики характерно:

• увеличение роли информации, знаний и информационных технологий в жизни общества
• возрастание числа людей, занятых информационными технологиями, коммуникациями и производством информационных продуктов и услуг, рост их доли в валовом внутреннем продукте
• нарастающая информатизация общества с использованием телефонии, радио, телевидения, сети Интернет, а также традиционных и электронных СМИ
• создание глобального информационного пространства, обеспечивающего:

(а) эффективное  информационное взаимодействие  людей

(б) их доступ  к мировым информационным ресурсам

(в) удовлетворение  их потребностей в информационных  продуктах и услугах

• развитие электронной демократии, информационной экономики, электронного государства, электронного правительства, цифровых рынков, электронных социальных и хозяйствующих сетей

Информационная инфраструктура — система организационных структур, подсистем,^[1] обеспечивающих функционирование и развитие информационного пространства страны и средств информационного взаимодействия

Включает в себя:

• совокупность информационных центров, подсистем, банков данных и знаний, систем связи, центров управления, аппаратно-программных средств и технологий обеспечения сбора, хранения, обработки и передачи информации.

Обеспечивает доступ потребителей к информационным ресурсам.

Примеры информационной инфраструктуры

В качестве примеров информационной инфраструктуры можно  привести такие общеизвестные сферы  нашей жизни как:

• Интернет
• Дистанционное образование
• Сетевые СМИ
• Реклама, пиар
• АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОБРАБОТКИ ДАННЫХ (АСОД) [electronic data processing system] — система обработки данных, основанная на использовании электронных вычислительных машин (в отличие от систем, где обработка данных ручная). Возможны два принципа организации такой обработки. В первом случае информация собирается и обрабатывается специально для решения каждой задачи, во втором — для решения различных задач наряду с переменной (специфической для каждой задачи) информацией используются общие нормативно-справочные (условно-постоянные) данные. В последнем случае система называется интегрированной. Часто интегрированными системами называются те, в которых не только исходная информация для разных задач общая, но и результаты решения одних задач используются для решения других (см. Интегрированная система обработки данных).
• АСОД применяются в планировании и управлении (автоматизированные системы планирования, управления), в научных исследованиях (автоматизированные системы сбора и обработки экспериментальных данных и системы автоматизации испытаний), в библиотечном деле и информационных службах (см. Информационно-поисковые системы), в проектировании (системы автоматизированного проектирования и конструкторских работ) и других областях.
• В статистических публикациях применяется также близкий термин — АСОИ (автоматизированные системы обработки информации), под которым обычно понимаются системы, не обязательно связанные собственно с управлением теми или иными объектами (предприятиями, организациями, технологическими процессами).

Тема 2. Технические средства реализации информационных процессов

Персональные компьютеры 
Компьютер - это универсальное средство для автоматизации обработки информации. Первоначально компьютеры создавались для проведения различного рода вычислений. Затем оказалось, что компьютер может обрабатывать и другие виды информации, т. к. любой вид информации может быть представлен в числовом виде. В настоящее время компьютеры используются для создания текстов, графики, управления предприятиями, хранения и управления различного рода информацией: числовой, звуковой, видео и т.д., создания мультимедийных систем. Компьютер по своей природе может обрабатывать только числовую информацию, поэтому для работы с другими видами информации все данные переводятся в числовую форму, т.е. кодируются. Как правило, в компьютере вся информация представлена в виде нулей и единиц, т.е. в двоичной системе счисления. Перевод вводимой человеком информации в двоичные коды и обратно осуществляют специальные программы, работающие на компьютере. 
 
Персональный компьютер - это однопользовательская электронно-вычислительная машина на базе микропроцессора. 
 
Первые персональные компьютеры были созданы фирмой "Apple". В последнее время наибольшее распространение получили персональные компьютеры, разработанные компьютерной фирмой IBM или IBM-совместимые компьютеры. Слово «персональный» обозначает, что компьютер рассчитан на одновременную работу с одним пользователем, в то время как большие компьютеры могут эксплуатироваться несколькими или многими пользователями одновременно. Кроме того, персональный компьютер обладает небольшими размерами и относительно низкой стоимостью, что делает его доступным для широкого круга потребителей. Он может без труда быть модернизирован. Кроме того, для персональных компьютеров разработано множество типов и видов средств программного обеспечения, которое может быть выбрано пользователем в зависимости от сферы его деятельности. 
 
Периферийные устройства 
Для ввода и вывода информации к компьютеру подключаются дополнительные устройства, называемые периферийными. Перечислим основные из тгих:

• Монитор -устройство для изображения текстовой и графической информации;
• Клавиатура - устройство для ввода символьной информации;
• Мышь - указательное устройство, упрощающее ввод информации и управление работой;
• Принтер - устройство для вывода текстовой и графической информации на печать;
• Модем - модулятор/демодулятор, устройство для преобразования и усиления сигналов, поступающих из линий связи в компьютер и выходящих из него;

Телекоммуникации и компьютерные сети 
В настоящее время большинство компьютеров работают не изолированно друг от друга. Два и более компьютеров, соединенных друг с другом посредством кабелей, телефонных линий, радиоканалов и т.д. называются компьютерной сетью. Они подключаются к глобальным и локальным сетям, что обеспечивает им возможность обмена информацией с другими компьютерами. 
 
Если в одном помещении находится несколько компьютеров, пользователи которых постоянно обмениваются информацией друг с другом, то целесообразно их объединить в локальную сеть. 
 
Локальная сеть - это группа из нескольких компьютеров, объединенных между собой посредством кабелей, телефонных линий или радиоканалов, через которые компьютеры могут обмениваться информацией. 
 
Глобальные сети - это сети в состав которых входит множество сетей и обмен данными в которых ведется по определенным правилам. Одной из разновидностей глобальных сетей является Интернет. 
 
Интернет - это всемирная совокупность компьютерных сетей, "сеть сетей', обмен информацией в которых производится по протоколу TCP/IP и на территории которой существует единое адресное пространство. 
 
Одним из самых простых и популярных способов использования Интернет является Электронная почта - система, позволяющая обмениваться сообщениями между пользователями сети. Обмен сообщениями осуществляется по определенному протоколу. Одним из таких протоколов является SMTP (Simple Mail Transfer Protocol).

Архитектура ЭВМ. Принципы работы компьютера.  

ЭВМ определяется как комплекс взаимосвязанных  программно-управляемых технических  устройств, предназначенных для  автоматизированной обработки данных с целью получения результатов  решения вычислительных и информационных задач.

Основные принципы функционирования компьютера были сформулированные в 1945 году Джоном фон Нейманом.

 

1. В основе работы ЭВМ лежит программный принцип, согласно которому все вычисления выполняются путем последовательного выполнения команд программы ЭВМ.

2. Принцип хранимой программы означает, что программы и данные во время выполнения программы хранятся в одном адресном пространстве в оперативной памяти и различаются не по способу кодирования, а по способу использования. Программа может выступать также в качестве исходных данных (самомодифицируемые программы).

3. Использование двоичного кодирования при хранении и обработке данных в ЭВМ. Отдельные разряды двоичного числа объединяются в более крупные единицы, называемые словами.

4. Информация размещается в ячейках различных запоминающих устройств. Каждая ячейка памяти имеет адрес, по которому происходят запись или считывание слов данных и программ. 

К настоящему время  принципы фон Неймана дополнены  рядом других принципов:

- открытая архитектура, которая означает, что в основе разработки новых ЭВМ лежат общедоступные стандарты, которые унифицируют взаимодействие различных типов оборудования и отдельных технических узлов ЭВМ. Использование при разработке оборудования открытых стандартов позволяет разным производителям разрабатывать для ЭВМ новые аппаратные средства, заменяющие или дополняющие существующее оборудование;

    - модульность построения технической архитектуры состоит в том, что вся ЭВМ состоит из отдельных функционально и конструктивно законченных модулей. Соблюдение этого принципа упрощает процедуру замены устаревших или неработоспособных узлов ЭВМ на современные или рабочие;

    - стандартизация технических устройств ЭВМ означает, что все устройства ЭВМ согласованы по своим электрическим, электромагнитным параметрам, протоколам работы, габаритам и т.д.; 

- принцип микропрограммирования, заключающийся в том, что машинный язык не является конечной субстанцией, приводящей в действие процессы в ЭВМ. Процессор имеет в своем составе блок микропрограммного управления. Этот блок для каждой команды на машинном языке генерирует последовательность действий-сигналов для физического выполнения требуемой машинной команды.  Можно также считать набор команд микропрограммами по отношению к операционной системе. 

При этом под архитектурой ЭВМ понимают абстрактное представление ЭВМ, которое отражает ее структурную, схемотехническую и логическую организацию.  

Понятие архитектуры  является комплексным и включает:

        - структурную схему ЭВМ;

- средства и  способы доступа к элементам  структурной схемы ЭВМ;

- организацию и  разрядность интерфейсов ЭВМ;

- организацию и  способы адресации памяти;

- способы представления  и форматы данных ЭВМ;

- набор машинных  команд ЭВМ;

- обработку прерываний.  

Структура ЭВМ представляет совокупность конструктивных элементов (устройств), из которых состоит ЭВМ, и связей между ними.  

Связь между различными устройствами, представляющую собой  физическую магистраль, состоящую из многопроводной линии для передачи электрических сигналов, называют интерфейсной шиной. Различают шины для передачи адресов, управляющих сигналов и данных.  

Перечисленные принципы функционирования ЭВМ предполагают обязательное наличие у ЭВМ следующих  устройств:

● арифметико-логического  устройства (АЛУ), выполняющее арифметические и логические операции;

● устройство управления, предназначенное для  организации  и синхронизации работы всех устройств  ЭВМ;

● память для хранения данных;

● внешние устройства для обеспечения обмена информацией  с человеком.

Обобщенная структурная  схема ЭВМ представлена ниже 

 

В современных компьютерах арифметико-логическое устройство и устрой-ство управления объединены в один блок - процессор, предназначенный для обработки данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций и программного управления работой устройств компьютера. 

Все  арифметические и логические операции непосредственно  выполняются арифметико-логическим устройством.  

Устройство управления формирует и подает во все блоки ЭВМ управляющие импульсы, обусловленные выполняемой командой. 

Для кратковременного хранения данных, непосредственно используемых в вычислениях, имеются специальные  ячейки памяти процессора, называемые процессорной памятью или регистрами. 

Под кэш -  памятью понимают особый вид быстродействующей памяти, выполняющей в компьютере роль промежуточной памяти (буфера) при обмене данными между быстродействующим устройством ЭВМ и менее быстродействующим с целью уменьшения периодов ожидания более производительного устройства.  

 

Программы и данные во время непосредственного сеанса работы хранятся в основной (оперативной) памяти компьютера.  

Оперативная память состоит из ячеек памяти одинаковой длины.  

Байт является наименьшей адресуемой единицей оперативной памяти. Для идентификации ячеек в  оперативной памяти каждой из них  присваивается адрес, представляющий собой номер ячейки.  

Ячейки нумеруются числами из последовательного натурального ряда чисел. Организация оперативной  памяти ЭВМ представлена на рис.4.2.  

Запись в память данных осуществляется подачей на шину адреса сигналов, соответствующих адресам  ячеек, в которые помещаются данные из шины записи.

 

 

При чтении данных из памяти по шине адреса передаются адреса читаемых ячеек, а сами данные из ячеек  передаются по шине чтения. Возможность  произвольного доступа к любой  из ячеек памяти позволяет называть оперативную память, как память с  произвольным доступом (RAM - Random Access Memory).