Аппаратное устройство новейших персональных компьютеров. Аппаратные средства. Основные свойства современных операционных систем

Технические средства информатики

Типы ЭВМ

В настоящее время ЭВМ различаются по назначению, производительности, габаритным характерам.

Производительность определяется не только объемом работы процессора, но и объемом памяти (чем больше памяти, тем быстрее работает процессор), объемом передачи информации из оперативной памяти в процессор. Единица измерения – количество операций в секунду (опер/сек).

Классы ЭВМ:

- супер-ЭВМ – для проведения сложных вычислений (чаще всего научных расчетов), быстродействие – до десятков миллиардов операций в секунду, мультипроцессорные (одновременно работают до 100 процессоров)

- большие ЭВМ (main frames)

Фрейм – нечто целое, состоящее из множества элементов, связанных воедино => большая ЭВМ объединяет большое количество составных частей.

Используется для обработки больших объемов информации в банках, на крупных предприятиях, мультипроцессорные, допускают подключение до 200 сравнительно независимых рабочих мест, использующих возможности больших ЭВМ

- супермини-ЭВМ – мультипроцессорные, многопультовые системы управления крупными предприятиями, допускают подключение до 200 терминалов

Терминал – рабочее место, предназначенное для ввода исходной информации и получения результатов ее обработки (например, Internet)

- мини-ЭВМ – однопроцессорные, многопультовые системы управления предприятиями небольшого размера

- рабочие станции – для автоматизированного проектирования, для автоматизации экспериментов, имеют 1 процессор с высоким быстродействием, оперативная память большого объема, специализированная периферия

Периферия – устройства, которые подключаются к ЭВМ и могут быть отключены без ее выключения.

- микро-ЭВМ (персональные компьютеры) – для индивидуальной работы пользователей

Персональные ЭВМ:

1). настольные ЭВМ (desk Top) – вес от 5 до 10 кг, электропитание от электросети

- электронные секретарь (PDA) – вес менее 700 г, питание, как у Note Book, набор возможностей позволяет выполнять записи текстов, вводить расписание, проводить простейшие расчеты

- блокнотные (Note Book) – вес 700 г – 2,5 кг, электропитание от электросети через преобразователь напряжения, возможности небольшие

2). переносные ЭВМ (Lap Top) – по возможностям не уступают Desk Top => высокая цена, могут быть подключены к батарее, электросети, вес 2,5-5 кг

Аппаратные средства ЭВМ

I. Состав и особенности основных устройств

В персональных ЭВМ можно выделить:

- центральный (системный) блок

- периферия

Основные устройства в центральном блоке:

- центральный процессор (ЦП)

- внутренняя память

ЦП – выполняет все арифметические и логические операции, включает в себя специальный электронный блок, устройства управления, которые включают в работу другие устройства. Через ЦП проходит вся обрабатываемая информация .

Внутренняя память – несколько устройств, каждое из которых представляет собой 1 или несколько микросхем.

Основные виды внутренней памяти:

- постоянная (постоянное запоминающее устройство – ПЗУ)

- оперативная (ОЗУ)

- КЭШ-память

- CMOS-память

Драйвер – программа, управляющая устройствами ввода/вывода.

1). ПЗУ (ROM – Read Only Memory) – программы, которые обеспечивают начало работы компьютера, связь ЦП с другими устройствами и проверку работоспособности (тестирование) основных частей ЭВМ. Эти программы не уничтожаются при отключении компьютера, они доступны только для чтения и объединены в комплекс, который называется базовой системой ввода/вывода (BIOS – Basic Input/Output System), другие программы работают на основе программ BIOS. В нем создаются программы, в каждой из которых описаны особенности управления каким-либо основным устройством, эти программы называются драйверами.

2). ОЗУ (RAM – Random Access Memory) – память прямого (произвольного) доступа. Она предназначена только для ЦП (помещается информация, считывается, обрабатывается). С этой памяти все началось (относительно внутренней памяти). Предназначена для хранения оперативной, часто изменяющейся информации. При отключении компьютера информация в ОЗУ исчезает – энергозависимая. Элементарная единица памяти – ячейка (регистр) . Размещение информации в ячейках – запись информации в память. Передача информации из ячеек в какое-либо устройство или другие ячейки – считывание информации из ОЗУ. Каждая ячейка состоит из 8 элементов, каждый из которых находится в одном из двух состояний – 0/1.

3). КЭШ-память – располагается перед ЦП, необходима для согласования скорости работы медленных устройств с более быстрыми (например, ЦП и оперативная память).Наличие этой памяти значительно увеличивает производительность компьютера в целом.

4). CMOS-память – для постоянного хранения сведений об аппаратной конфигурации компьютера, это микросхема, питается от батареи, находящаяся в ней информация не уничтожается при отключении компьютера.

К периферийным (внешним) устройствам относятся:

- монитор

- клавиатура

- устройства печати

- устройства внешней памяти

т.е. устройства ввода/вывода , т.к. используются для ввода и вывода информации.

Устройства внешней памяти используются для длительного хранения информации, при их отключении она сохраняется => долговременные запоминающие устройства (ДЗУ).

Дисковые устройства устанавливаются в системном блоке. Передача данных между различными компонентами компьютера осуществляется по т.н. системной шине (системной магистрали данных). В компьютере она одна и представляет собой группой электрических проводников.

II. Дисковая память

В ПЭВМ в качестве ДЗУ используются накопители на дисках (на основе дисков) => память часто называют дисковой .

Они состоят из устройства чтения/записи (дисковод ) и носителя информации (диск ).

Существует несколько видов памяти: чаще всего используются накопители на сменных гибких магнитных дисках (НГМД), накопители на жестких несменных магнитных дисках (НЖМД) и накопители на сменных дисках (CD-ROM). В дисковых устройствах используются диски в основном 2 стандартных размеров :

3,5`` (гибкие и жесткие диски)

5,25`` (компакт-диск)

НГМД (FDD – Floppy Disk Drive – 3,5``) – пластиковая тонкая поверхность, используется в основном часть, близкая к центру => емкость сравнительно небольшая (≈1,457 МБ, в стандарте объем памяти – 1,44 МБ).Дискеты используют для переноса информации с одного компьютера на другой, если они не объединены в сеть. Производятся в виде диска 3,5``, выполненного из мягкого, гибкого материала с магниточувствительным покрытием, размещенном в жестком футляре.

НЖМД (HDD – Hard Disk Drive) – при производстве достигается большая прочность, это устройство можно ремонтировать 1 раз. Оно едино, в нем находится дисковод и несколько дисков, установленных на одной оси. Диск выполнен из алюминиевого сплава с магниточувствительным покрытием. Объем памяти таких накопителей измеряется десятками ГБ. Они используются в текущей работе, т.к. имеют большой объем памяти, м скорость считывания/записи информации значительно выше, чем в других устройствах.

CD-ROM – предназначен только для чтения, объем памяти – не менее 600 МБ (в настоящее время стандарт – 650-700 МБ), используется для длительного хранения информации.

Как для гибких, так и для жестких дисков поверхность рассматривается как массив расположенных на них точек, каждая из которых может быть в одном из двух состояний – 1/0 (на магнитной поверхности – намагничена (1)/не намагничена (0)). Эти точки располагаются на траекториях (на CD – одна в виде спирали, на магнитных – множество концентрически расположенных траекторий). На CD информация располагается на 1 поверхности, на магнитных обе поверхности используются. Траектории называются дорожками (треками ).

Магнитные диски. Количество дорожек для разных дисков различно, каждая из них по окружности разделяется на части, называемые секторами . Секторы имеют одинаковый размер и расположение => чем дальше от центра, тем меньший объем памяти используется. Количество секторов на всех дорожках всех поверхностей одинаково для конкретного диска, все секторы одинакового размера (стандартный – 512 Б = 1 сектор). У гибких дисков – две поверхности, в накопителях на НЖМД – несколько дисков => несколько поверхностей.

Все дорожки, находящиеся на одном расстоянии от центра и расположенные на разных поверхностях, образуют т.н. цилиндр . Все секторы, дорожки, поверхности и цилиндры нумеруются, начиная с 0, нулевой считается на верхней поверхности внешняя дорожка. Информация сначала записывается на все дорожки нулевого цилиндра, затем – первого и т.д.

Новый диск не пригоден для записи и считывания информации. Для того, чтобы сделать его пригодным к работе, надо с помощью специальной программы нанести специальные магнитные метки, разделяющие дорожки на секторы, т.е. произвести форматирование .

Для упрощения работы дисковое пространство жесткого диска разделяют на несколько фиксируемых частей (разделы ). После этого физически он остается единым устройством, но для программ каждый раздел считается отдельным устройством памяти. Эти разделы называются логическими дисками . Пользователь с ними работает, как с отдельными устройствами памяти. Все устройства долговременной памяти имеют имена из одной латинской буквы (A,B – накопители для НГМД, C,D,E,F и т.д. – для НЖМД и устройств работы с CD.

III. Единицы измерения памяти. Объем памяти.

Память компьютера основана на использовании единиц информации, называемых байтами , в каждом из которых 8 бит . Бит представляется по разному, в зависимости от носителя информации (на бумаге – 0/1, во внутренней памяти – элемент, находящийся в одном из двух состояний, на магнитной поверхности – точкой (намагниченной/не намагниченной)).

Бит - позиция в ряду битов (0/1). Байт – 8 битов => каждый байт может принимать 256 значений (2 8 – от 00000000 до 11111111).

Любая информация кодируется определенной комбинацией битов, каждой ячейке внутренней памяти соответствует 1 байт, который объединяется в более крупные наборы в зависимости от цели использования (ввод/вывод, передача по каналам связи между устройствами и т.д.).

Одним из таких наборов называется т.н. «машинное слово» - такой набор, который обрабатывается ЦП одновременно. Для разных процессоров длина «машинного слова» различна, чем оно длиннее, тем быстрее работает компьютер.

Для измерения объема памяти используют единицы, называемые КБ, МБ, ГБ . Каждая единица измерения памяти формируется по отношению к предыдущей с помощью одного и того же коэффициента – 2 10 (=1024) => 1 КБ = 1024 байтам, 1 МБ = 1024 КБ, 1 ГБ = 1024 МБ.

Длина «машинного слова», объем оперативной памяти, объем КЭШ-памяти, объем ДЗУ – одни из основных характеристик ЭВМ. Чем длиннее «машинное слово», тем больше объемы оперативной и КЭШ-памяти и тем выше быстродействие. Чем больше объем ДЗУ, тем больше информации можно хранить в компьютере.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Санкт-Петербургский институт машиностроения

Кафедра электротехники, вычислительной техники

и автоматизации

АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА

ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

Методические указания

К выполнению лабораторно-практических работ

Для студентов всех специальностей

Санкт-Петербург

Персональный компьютер – универсальная техническая система. Его конфигурацию (состав оборудования) можно гибко изменять по мере необходимости. Практические навыки в использовании аппаратных средств являются на сегодняшний день неотъемлемой частью пользования современным компьютером.

В пособии разработаны 5 лабораторных работ, предназначенных для усвоения материала теоретических и практических занятий, изучения устройства вычислительной системы на основе IBM PC-совместимого компьютера, получения навыков в сборке и настройке ПК, работе с системными программами.

Составитель-к.т.н. В.А.Поляхова

Научный руководитель-д-р техн.наук, проф. В.М.Шестаков

В тестировании и оформлении принимали участие студенты:

Дудкин А.К.

Методические указания утверждены на заседании кафедры

Рецензенты: к.т.н. Кислов Е.Н., к.т.н. Репкин В.И.

Санкт-Петербургский институт машиностроения,2007

В.А.Поляхова, составление,2007

1. Порядок оформления лабораторных работ……………………………………стр.

1. Лабораторная работа №1: “Изучение основных компонентов аппаратного

обеспечения ПК”.………………………………………………………………..стр.

3.Лабораторная работа №2: “Изучение периферийных устройств ПК”…………стр.

4. Лабораторная работа №3: “Исследование порядка запуска компьютера”……стр.

5. Лабораторная работа №4: “Исследование аппаратного обеспечения

домашнего компьютера”……………………………………………………………………………стр.

6. Лабораторная работа №5: “ Изучение периферийных устройств ПК и

программного обеспечения. Работа со сканером.”.…………………………..стр.

7.Литература…………………………..…………………………………………….стр

Порядок оформления лабораторных работ.

Лабораторные работы предназначены для усвоения материала теоретических и практических занятий, изучения устройства вычислительной системы на основе IBM PC-совместимого компьютера, получения навыков в сборке и настройке ПК, работе с системными программами.

Выполненные лабораторные работы являются допуском к зачету (экзамену).

Лабораторные работы выполняются в специальной лаборатории на конкретных макетах, стендах и компьютерах. Номера рабочих мест сообщает преподаватель. При проведении лабораторных работ необходимо следовать правилам работы в лаборатории.

Выполнение лабораторной работы включает три этапа:

Сбор данных;

Оформление отчета;

Защита лабораторной работы.

1. Сбор данных (согласно инструкции по выполнению работы).

Сбор данных выполняется в следующем порядке:

Изучается инструкция по выполнению работы;

Выполняются все действия в указанной последовательности;

Подготавливаются необходимые таблицы.

Полученные данные и выводы заносятся в отчёт.

2. Оформление отчета.

Отчет оформляется индивидуально каждым студентом на листах формата А4

Отчет по каждой работе должен включать разделы:

-№ лабораторной работы;

Название работы;

Цель работы;

Оборудование (используемое в данной работе);

Место проведения (аудитория и рабочее место);

Время (дата и время выполнения работы);

Ход работы (упорядоченное изложение хода выполнения работы, выводы и данные по пунктам, заполненные таблицы).

Место для подписи преподавателя.

3. Защита лабораторной работы

Для защиты лабораторной работы студент должен:

Изучить практический и теоретический материал согласно вопросам к защите;

Ответить на вопросы к защите и дополнительные вопросы по данной теме.

Лабораторная работа №1

“Изучение основных компонентов аппаратного обеспечения ПК”

Цель работы – изучение особенностей архитектуры аппаратного обеспечения ПК, их классификация и методов идентификации.

Материнская плата;

Процессор;

Модули оперативной памяти;

Базовые сведения:

ПК содержит внутренние и внешние аппаратные средства. Внутренние аппаратные средства расположены внутри корпуса ПК(системный блок), а внешние подключаются с помощью разъёмов на корпусе ПК.

Внутренние аппаратные средства(состав системного блока )

Материнская плата (motherboard) – составляющая часть системного блока, служащая для объединения всех устройств компьютера. На ней располагается процессор, оперативная и постоянная память, адресные шины и шины памяти, разъёмы для подключения контроллеров внутренних аппаратных средств, наборы микросхем, организующие работу всех аппаратных средств.

Процессор (CPU) – (его можно назвать "сердцем машины") установленный на на материнской плате выполняет все операции с информацией, всю работу с аппаратурой и программами. Для ускорения работы компьютера на системной плате может быть установлен сопроцессор. Сопроцессор выполняет определённые операции одновременно с выполнением операций процессором.

ПЗУ (память ROM)– постоянное запоминающее устройство, составляющая часть материнской платы, предназначенная для постоянного хранения информации о составных частях и настройках компьютера.

ОЗУ (память RAM) – оперативное запоминающее устройство, составляющая часть материнской платы, предназначенная для кратковременного хранения информации во время текущего сеанса работы. Конструктивно выполняется в виде отдельных устройств устанавливаемых в специальные разъемы на материнской плате. Команды, поступающие в компьютер, и информация, которую он обрабатывает, остаются в памяти во время сеанса работы с компьютером. Память не является местом для постоянного хранения информации. Когда компьютер выключается, информация из памяти удаляется.

Накопитель на жестких магнитных дисках (HDD) – “Жесткий диск”, устройство для долговременного хранения информации. Конструктивно выполняется в виде отдельного несъемного устройства размещаемого внутри системного блока. Накопители на жёстких магнитных дисках имеют небольшие габаритные размеры, более высокую надёжность, очень высокую плотность записи и большой объём хранимой информации. В компьютерной терминологии жёсткие диски установленные в компьютере именуются как "фиксированный диск", "жёсткий диск" или "винчестер".

Накопитель на гибких магнитных дисках (FDD) – устройство, предназначенное для долговременного хранения информации. Конструктивно выполнено в виде двух различных частей. Дискета – устройство для хранения информации. Конструктивно дискета выполнена в виде отдельного изделия. Дисковод – устройство для работы с информацией хранимой на дискете. Конструктивно дисковод выполнен в виде отдельного устройства установленного в системном блоке.

Кроме этого для хранения информации используется дополнительное оборудование – устройство чтения (записи) информации на лазерных дисках (CD ROM, DVD-ROM).

В системном блоке может быть установлено несколько жестких и гибких дисков. Для различия дисков между собой им присваиваются имена. Полное имя диска состоит из буквы латинского алфавита и двоеточия (A: B: C: …).

Внешние аппаратные средства.

Внешние аппаратные средства можно разделить на две большие группы:

Устройства ввода.

Их условно можно разделить на основные и дополнительные. К основным относятся:

Клавиатура. Стандартная клавиатура имеет несколько основных групп клавиш: алфавитно-цифровые (для ввода чисел и текстов), функциональные (для переключения с одного вида работы на другой), управления курсором на экране дисплея, специальные управляющие (для смены регистров и режимов ввода). Клавиатуры имеют стандартное расположение клавиш сходное с расположением клавиш печатной машинки. Подключение к компьютеру производится путем подключения разъёма клавиатуры в гнездо на задней стенке системного блока.

Манипулятор «мышь». Этот манипулятор представляет собой небольшую коробочку с расположенными в верхней части клавишами (двумя или тремя) и имеющей в нижней части шарик, вращающийся при перемещении "мыши" по плоской поверхности. Относительные координаты перемещения манипулятора передаются в ЭВМ и используются для управления движением на экране дисплея специально выделенного маркера, называемого курсором. Левая клавиша "мыши" используется (в основном) для запуска программ, правая – для вызова специальных функций или выполнения специальных работ.

Дополнительные:

Сканеры. Устройства для переноса изображения с твёрдого носителя в компьютер.

Графические планшеты. Устройства для непосредственного рисования изображения на экране компьютера. Используются, как правило, профессиональными художниками, дизайнерами.

Устройства вывода.

Их так же можно разделить на основные и дополнительные.

К основным относятся: – монитор.

Монитор (дисплей) является основным устройством отображения информации. Основное назначение дисплеев – вывод алфавитно-цифровой (текстовой) и графической информации. Монитор подключается к компьютеру с помощью специального устройства – контроллера (называемого также "видеокартой") выполненного в виде отдельного блока вставляемого в разъём на материнской плате и имеющего разъём выводимый на заднюю панель компьютера. Блок содержит схему управления электронно-лучевой трубкой, микросхемы памяти для графической информации, выводимой на экран и сменные микросхемы памяти с образцами знаков выводимых на экран в текстовом режиме. В последнее время выпускаются мониторы, имеющие в своем корпусе встроенные колонки, микрофоны и др. устройства. Все более широкое распространение получают мониторы с жидкокристаллическим дисплеем.

Дополнительные:

Принтер, устройство для формирования изображения или текста на твёрдом носителе (как правило, бумаге);

Колонки. Устройства для передачи звуковой информации.

Кроме описанных приборов существует масса дополнительных устройств, которые могут находиться как за пределами системного блока, так и внутри его но, при этом они всегда будут называться внешними.

Порядок выполнения работы:

1. Установите местоположение Материнской платы. Найдите маркировку материнской платы, установите фирму производителя.
2. Установите местоположение процессора и изучите организацию системы его охлаждения. По маркировке определите тип процессора, Socket и фирму-изготовителя.
3. Установите местоположение северного и южного моста (набора микросхем “чипсет”). Напишите назначение северного и южного моста. По маркировке определите тип комплекта и фирму-изготовителя.
4. Установите местоположение разъемов для установки модулей оперативной памяти. Выясните их количество и тип используемых модулей (конструкция DIMM или SIMM),установите количество контактов.
5. Установите местоположение раъёмов-слотов для установки плат расширения. Выясните их количество и тип (ISA, VLB, PCI, AGP), установите количество контактов. Зафиксируйте их различия по форме и цвету:

1. Установите местоположение микросхемы ПЗУ. По наклейке на ней определите производителя системы BIOS данного компьютера.

Заполните отчетные таблицы:

Таблица №1

Наименование элемента	Внешний вид	Предназначение
	Материнская плата
	Типы памяти:
	Контроллеры:

Вопросы к защите:

1. Устройство материнской платы

1. Устройства, расположенные на материнской плате, их характеристики;

1. Контроллеры и адаптеры, их назначение и основные характеристики;

Лабораторная работа №2 “Изучение периферийных устройств ПК”

Цель работы : знакомство с основными устройствами персонального компьютера, их назначением и основными характеристиками; умение определять компоненты системного блока по внешнему виду, уяснить порядок и способы их соединения.

Оборудование : системный блок в сборе, макеты видеоадаптера, материнской платы, корпуса, жесткого диска, накопителя на флоппи-дисках, интерфейсные кабели.

Базовые сведения: Архитектура вычислительных систем(ВС).

Архитектура ВС – совокупность характеристик и параметров, определяющих функционально – логическую и структурную организацию системы. Понятие архитектуры охватывает общие принципы построения и функционирования, наиболее существенные для пользователей, которых больше интересуют возможности систем, а не детали их технического исполнения. Поскольку ВС появились как параллельные системы, то и рассмотрим классификацию архитектур под этой точкой зрения.

Эта классификация была предложена Флинном (M. Flynn) в начале 60-х гг. В ее основу заложено два возможных вида параллелизма:

1. независимость потоков заданий (команд), существующих в системе;

2. независимость (несвязанность) данных, обрабатываемых в каждом потоке.

С появлением систем, ориентированных на потоки данных и использующих ассоциативную обработку, классификация может быть некорректной.

Согласно данной классификации существуют четыре основные архитектуры ВС:

1. Одиночный поток команд – одиночный поток данных (ОКОД), в англоязычной аббревиатуре Single Instruction Single Data (SISD) – одиночный поток инструкций – одиночный поток данных (рис 1).

Рисунок 1. ОКОД (SISD) – архитектура.

2. Одиночный поток команд – множественный поток данных (ОКМД), или Single Instruction Multiple Data (SIMD), – одиночный поток инструкций – одиночный поток данных (рис1).

Рисунок 2. ОКМД (SIMD) – архитектура.

3. Множественный поток команд – одиночный поток данных (МКОД), или Multiple Instruction Single Data (MISD), – множественный поток инструкций – одиночный поток данных (рис. 3).

Рисунок 3. МКОД (MISD) – архитектура.

4. Множественный поток команд – множественный поток данных (МКМД), или Multiple Instruction Multiple Data (MIMD), – множественный поток инструкций – множественный поток данных (рис.4).

Рисунок. МКМД (MIMD) – архитектура

Отличительные особенности архитектур ВС.

Архитектура ОКОД (SISD) охватывает все однопроцессорные и одномашинные варианты систем, т.е. с одним вычислителем. Все ЭВМ классической структуры попадают в этот класс. Здесь параллелизм вычислений обеспечивается путем совмещения выполнения операций отдельными блоками АЛУ(арифметические логические устройства), а также параллельной работой устройств ввода-вывода информации и процессора.

Архитектура ОКМД (SIMD) предполагает создание структур векторной или матричной обработки. Системы этого типа обычно строятся как однородные, т.е. процессорные элементы, входящие в систему, идентичны, и все они управляются одной и той же последовательностью команд. Однако каждый процессор обрабатывает свой поток данных. Под эту схему хорошо подходят задачи обработки матриц или векторов (массивов), задачи решения систем линейных и нелинейных, алгебраических и дифференциальных уравнений, задачи теории поля и др. В структурах данной архитектуры желательно обеспечивать соединения между процессорами, соответствующие реализуемым математическим зависимостям. Как правило, эти связи напоминают матрицу, в которой каждый процессорный элемент связан с соседними.

Архитектура МКОД (MISD) предполагает построение своеобразного процессорного конвейера, в котором результаты обработки передаются от одного процессора к другому по цепочке. Выгоды такого вида обработки понятны. Прототипом таких вычислений может служить схема любого производственного конвейера. В современных ЭВМ по этому принципу реализована схема совмещения операций, в которой параллельно работают различные функциональные блоки, и каждый из них делает свою часть в общем цикле обработки команды.

В ВС этого типа конвейер должны образовывать группы процессоров. Однако при переходе на системный уровень очень трудно выявить подобный регулярный характер в универсальных вычислениях. Кроме того, на практике нельзя обеспечить и "большую длину" такого конвейера, при которой достигается наивысший эффект. Вместе с тем конвейерная схема нашла применение в так называемых скалярных процессорах суперЭВМ, в которых они применяются как специальные процессоры для поддержки векторной обработки.

Архитектура МКМД (MIMD) предполагает, что все процессоры системы работают по своим программам с собственным потоком команд. В простейшем случае они могут быть автономны и независимы. Такая схема использования ВС часто применяется на многих крупных вычислительных центрах для увеличения пропускной способности центра. Большой интерес представляет возможность согласованной работы ЭВМ (процессоров), когда каждый элемент делает часть общей задачи. Общая теоретическая база такого вида работ практически отсутствует. Но можно привести примеры большой эффективности этой модели вычислений. Подобные системы могут быть многомашинными и многопроцессорными. Например, отечественный проект машины динамической архитектуры (МДА) – ЕС-2704, ЕС-2727 позволял одновременно использовать сотни процессоров.

Жесткий диск

Винчестер – это устройство, на котором чаще всего хранятся данные. Бытует легенда, объясняющая, почему за жесткими дисками повелось такое причудливое название. Первый жесткий диск, выпущенный в Америке в начале 70-х годов, имел емкость по 30 Мб информации на каждой рабочей поверхности. В то же время, широко известная в той же Америке магазинная винтовка О. Ф. Винчестера имела калибр – 0.30; может грохотал при своей работе первый винчестер как автомат или порохом от него пахло – неизвестно, но с той поры стали называть жесткие диски винчестерами.

В процессе работы компьютера случаются сбои. Вирусы, перебои энергоснабжения, программные ошибки – все это может послужить причиной повреждения информации, хранящейся на жестком диске. Повреждение информации далеко не всегда означает ее потерю, так что полезно знать о том, как она хранится на жестком диске, ибо тогда ее можно восстановить. Тогда, например, в случае повреждения вирусом загрузочной области, вовсе не обязательно форматировать весь диск, а, восстановив поврежденное место, продолжить нормальную работу с сохранением всех своих бесценных данных.

Для этих целей совершенно необходимо понимать:

Принципы записи информации на жесткий диск;

Способ размещения и загрузки операционной системы;

Разделение нового винчестера на разделы с целью использовать несколько операционных систем.

Устройство жёсткого диска

Жесткий диск (НDD – Hard Disk Drive) устроен следующим образом: на шпинделе, соединенным с электромотором, расположен блок из нескольких дисков (блинов), над поверхностью которых находятся головки для чтения/записи информации. Форма головкам придается в виде крыла и крепятся они на серпообразный поводок. При работе они "летят" над поверхностью дисков в воздушном потоке, который создается при вращении этих же дисков. Диск разбит на дорожки (или треки), которые в свою очередь поделены на сектора. Две дорожки, равноудаленные от центра, но расположенные по разные стороны диска, называются цилиндрами.

Хранение информации

Жесткий диск, как и всякое другое блочное устройство, хранит информацию фиксированными порциями, которые называются блоками. Блок является наименьшей порцией данных, имеющей уникальный адрес на жестком диске. Для того чтобы прочесть или записать нужную информацию в нужное место, необходимо представить адрес блока в качестве параметра команды, выдаваемой контроллеру жесткого диска. Размер блока уже довольно с давних пор является стандартным для всех жестких дисков – 512 байт.

К сожалению, достаточно часто происходит путаница между такими понятиями как "сектор", "кластер" и "блок". Фактически, между "блоком" и "сектором" разницы нет. Правда, одно понятие логическое, а второе топологическое. "Кластер" – это несколько секторов, рассматриваемых операционной системой как одно целое. Переход к кластерам произошел потому, что размер таблицы FAT был ограничен, а размер диска увеличивался. В случае FAT16 для диска объемом 512 Мб кластер будет составлять 8 Кб, до 1 Гб – 16 Кб, до 2 Гб – 32 Кб и так далее.

Для того чтобы однозначно адресовать блок данных, необходимо указать все три числа (номер цилиндра, номер сектора на дорожке, номер головки). Такой способ адресации диска был широко распространен и получил впоследствии обозначение аббревиатурой CHS (cylinder, head, sector). Именно этот способ был первоначально реализован в BIOS, поэтому впоследствии возникли ограничения, связанные с ним. Дело в том, что BIOS определил разрядную сетку адресов на 63 сектора, 1024 цилиндра и 255 головок. Однако развитие жестких дисков в то время ограничилось использованием лишь 16 головок в связи со сложностью изготовления. Отсюда появилось первое ограничение на максимально допустимую для адресации емкость жесткого диска: 1024*16*63*512 = 504Mb.

Со временем, производители стали делать HDD большего размера. Соответственно число цилиндров на них превысило 1024, максимально допустимое число цилиндров (с точки зрения старых BIOS). Однако, адресуемая часть диска продолжала равняться 504 Мб, при условии, что обращение к диску велось средствами BIOS. Это ограничение со временем было снято введением так называемого механизма трансляции адресов, о котором чуть ниже.

Проблемы, возникшие с ограниченностью BIOS по части физической геометрии дисков, привели в конце концов к появлению нового способа адресации блоков на диске. Этот способ довольно прост. Блоки на диске описываются одним параметром – линейным адресом блока. Адресация диска линейно получила аббревиатуру LBA (logical block addressing). Линейный адрес блока однозначно связан с его CHS адресом:

lba = (cyl*HEADS + head)*SECTORS + (sector-1);

Введение поддержки линейной адресации в контроллеры жестких дисков дало возможность BIOS’aм заняться трансляцией адресов. Суть этого метода состоит в том, что если в приведенной выше формуле увеличить параметр HEADS, то потребуется меньше цилиндров, чтобы адресовать то же самое количество блоков диска. Но зато потребуется больше головок. Однако головок-то как раз использовалось всего 16 из 255. Поэтому BIOS’ы стали переводить избыточные цилиндры в головки, уменьшая число одних и увеличивая число других. Это позволило им использовать разрядную сетку головок целиком. Это отодвинуло границу адресуемого BIOS’ом дискового пространства до 8Gb.

Нельзя не сказать несколько слов и о Large Mode. Этот режим работы предназначен для работы жестких дисков объемом до 1 Гб. В Large Mode количество логических головок увеличивается до 32, а количество логических цилиндров уменьшается вдвое. При этом обращения к логическим головкам 0..F транслируются в четные физические цилиндры, а обращения к головкам 10..1F – в нечетные. Винчестер, размеченный в режиме LBA, несовместим с режимом Large, и наоборот.

Дальнейшее увеличение адресуемых объемов диска с использованием прежних сервисов BIOS стало принципиально невозможным. Действительно, все параметры задействованы по максимальной "планке" (63 сектора, 1024 цилиндра и 255 головок). Тогда был разработан новый расширенный интерфейс BIOS, учитывающий возможность очень больших адресов блоков. Однако этот интерфейс уже не совместим с прежним, вследствие чего старые операционные системы, такие как DOS, которые пользуются старыми интерфейсами BIOS, не смогли и не смогут переступить границы в 8GB. Практически все современные системы уже не пользуются BIOS’ом, а используют собственные драйвера для работы с дисками. Поэтому данное ограничение на них не распространяется. Но следует понимать, что прежде чем система сможет использовать собственный драйвер, она должна как минимум его загрузить. Поэтому на этапе начальной загрузки любая система вынуждена пользоваться BIOS’ом. Это и вызывает ограничения на размещение многих систем за пределами 8GB, они не могут оттуда загружаться, но могут читать и писать информацию (например, DOS который работает с диском через BIOS).

Разделы жёсткого диска.

Операционные системы размещают на Жёстком диске. Для организации систем дисковое адресное пространство блоков разделяется на части, называемые разделами (partitions). Разделы полностью подобны целому диску в том, что они состоят из смежных блоков. Благодаря такой организации для описания раздела достаточно указания начала раздела и его длины в блоках. Жесткий диск может содержать четыре первичных раздела.

Во время загрузки компьютера, BIOS загружает первый сектор головного раздела (загрузочный сектор) по адресу 0000h:7C00h и передает ему управление. В начале этого сектора расположен загрузчик (загрузочный код), который прочитывает таблицу разделов и определяет загружаемый раздел (активный). А дальше все повторяется. То есть он загружает загрузочный сектор этого раздела на этот же адрес и снова передает ему управление.

Разделы являются контейнерами всего своего содержимого. Этим содержимым является, как правило, файловая система. Под файловой системой с точки зрения диска понимается система разметки блоков для хранения файлов. После того, как на разделе создана файловая система и в ней размещены файлы операционной системы, раздел может стать загружаемым. Загружаемый раздел имеет в своем первом блоке небольшую программу, которая производит загрузку операционной системы. Однако для загрузки определенной системы нужно явно запустить ее загрузочную программу из первого блока.

Разделы с файловыми системами не должны пересекаться. Это связано с тем, что две разные файловые системы имеют каждая свое представление о размещении файлов, но когда это размещение приходится на одно и то же физическое место на диске, между файловыми системами возникает конфликт. Этот конфликт возникает не сразу, а лишь по мере того, как файлы начинают размещаться в том месте диска, где разделы пересекаются. Поэтому следует внимательно относиться к разделению диска на разделы.

Само по себе пересечение разделов не опасно. Опасно именно размещение нескольких файловых систем на пересекающихся разделах. Разметка диска на разделы еще не означает создания файловых систем. Однако, уже сама попытка создания пустой файловой системы (то есть форматирование), на одном из пересекающихся разделов может привести к возникновению ошибок в файловой системе другого раздела. Все сказанное относится в одинаковой степени ко всем операционным системам, а не только самым популярным.

Диск разбивается на разделы программным путем. То есть, Вы можете создать произвольную конфигурацию разделов. Информация о разбиении диска хранится в самом первом блоке жесткого диска, называемым главной загрузочной записью (Master Boot Record (MBR)).

Главная загрузочная запись МВR.

MBR является основным средством загрузки с жесткого диска, поддерживаемым BIOS. Для наглядности представим содержимое загрузочной области в виде схемы:

Все то что находится по смещению 01BEh-01FDh называется таблицей разделов. Вы видите, что в ней четыре раздела. Только один из четырех разделов имеет право быть помеченным как активный, что будет означать, что программа загрузки должна загрузить в память первый сектор именно этого раздела и передать туда управление. Последние два байта MBR должны содержать число 0xAA55. По наличию этой сигнатуры BIOS проверяет, что первый блок был загружен успешно. Сигнатура эта выбрана не случайно. Ее успешная проверка позволяет установить, что все линии данных могут передавать и нули, и единицы.

Программа загрузки просматривает таблицу разделов, выбирает из них активный, загружает первый блок этого раздела и передает туда управление.

Устройство дескриптора раздела:

*0001h-0003h начало раздела;

**0005h-0007h конец раздела.

С точки зрения разделов диска наиболее популярной до недавнего времени была и остается MS-DOS. Она забирает в свое пользование два из четырех разделов: Primary DOS partition, Extended DOS partition. Первый из них, (primary) это обычный досовый диск C:. Второй – это контейнер логических дисков. Они все болтаются там в виде цепочки подразделов, которые так и именуются: D:, E:, … Логические диски могут иметь и инородные файловые системы, отличные от файловой системы DOS. Однако, как правило, инородность файловой системы связана присутствием еще одной операционной системы, которую, вообще говоря, следовало бы поместить в свой собственный раздел (не extended DOS), но для таких выходок часто оказывается слишком маленькой таблица разделов.

Отметим еще одно важное обстоятельство. Когда на чистый жесткий диск устанавливается DOS, то при загрузке нет никаких альтернатив в выборе операционных систем. Поэтому загрузчик выглядит весьма примитивно, ему не надо спрашивать у пользователя, какую систему тот хочет загрузить. С желанием иметь сразу несколько систем возникает необходимость заводить программу, позволяющую выбирать систему для загрузки.

Порядок выполнения:

1. Убедитесь в том, что компьютерная система обесточена (при необходимости, отключите систему от сети).
2. Определить наличие основных устройств персонального компьютера.
3. Установите местоположение блока питания, выясните мощность блока питания (указана на ярлыке).
4. Установите местоположение материнской платы.
5. Установите характер подключения материнской платы к блоку питания.
6. Для материнских плат в форм-факторе AT подключение питания выполняется двумя разъемами. Обратите внимание на расположение проводников черного цвета – оно важно для правильной стыковки разъемов.
7. Установите местоположение жесткого диска.
8. Установите местоположение его разъема питания. Проследите направление шлейфа проводников, связывающего жесткий диск с материнской платой. Обратите внимание на местоположение проводника, окрашенного в красный цвет (на жестком диске он должен быть расположен рядом с разъемом питания).
9. Установите местоположения дисководов гибких дисков и дисковода CD-ROM.
10. Проследите направление их шлейфов проводников и обратите внимание на положение проводника, окрашенного в красный цвет, относительно разъема питания.
11. Установите местоположение платы видеоадаптера.
12. Определите тип интерфейса платы видеоадаптера.
13. При наличии прочих дополнительных устройств выявите их назначение, опишите характерные особенности данных устройств (типы разъемов, тип интерфейса и др.).

Заполните таблицу:

Вопросы к защите:

1. Архитектура вычислительных систем.

1. Состав системного блока.

1. Назначение, основные характеристики, интерфейс устройств персонального компьютера (по каждому устройству), входящих в состав системного блока.

1. Устройство жесткого диска

Лабораторная работа №3 “Исследование порядка запуска компьютера”

Цель работы : уяснить порядок начальной загрузки компьютера, знать ее этапы, возможные неисправности и методы их диагностики.

Оборудование : компьютер в сборе, или домашний компьютер.

Базовые сведения:

Классификация ЭВМ

Чтобы иметь представление о возможностях ЭВМ, их принято разделять на группы по различным признакам. Совсем недавно разделять ЭВМ по различным признакам не составляло пратически никакого труда. Важно было только обозначить признак классификации, к примеру: по назначению, по производительности, по габаритам, по стоимости, по элементной базе и т. д.

С развитием технологии производства ЭВМ классифицировать их стало все более сложно, так как стирались видимые грани между такими характеристиками, как производительность, емкость внутренней и внешней памяти, габариты, вес, энергопотребление и др. Например, персональный компьютер, для размещения которого вполне достаточно письменного стола, имеет такие же возможности и технические характеристики, что и достаточно совершенная в совсем недалеком прошлом ЭВМ Единой системы (ЕС), занимающая машинный зал в несколько сотен квадратных метров. Поэтому разделение ЭВМ по приведенным признакам не стоит воспринимать как классификацию по техническим параметрам. Это, вероятней всего, эвристический подход, где большую значимость имеет предполагаемая сфера применения компьютеров.

С этой точки зрения классификацию вычислительных машин по данным показателям, как габариты и производительность, можно представить следующим образом:

Сверхпроизводительные ЭВМ и системы (супер-ЭВМ);

Большие ЭВМ (универсальные ЭВМ общего назначения);

Средние ЭВМ;

Малые или мини-ЭВМ;

Микро-ЭВМ;

Персональные компьютеры;

Микропроцессоры.

Стоит отметить, что понятия «большие», «средние» и «малые» для отечественных ЭВМ весьма условны и не соответствуют, в полной мере, подобным категориям зарубежных ЭВМ.

Запуск системы

Для конкретизации изложения рассмотрим процесс загрузки компьютера, оснащённого материнской платой, на которой установлен BIOS AWARD и Intel-совместимый микропроцессор, а в качестве ОС – Windows 98.

После нажатия кнопки Power источник питания выполняет самотестирование. Если все напряжения соответствуют номинальным, источник питания спустя 0,1…0,5 с выдаёт на материнскую плату сигнал PowerGood, а специальный триггер, вырабатывающий сигнал RESET, получив его, снимает сигнал сброса с соответствующего входа микропроцессора. Следует помнить, что сигнал RESET устанавливает сегментные регистры и указатель команд в следующие состояния (не используемые в реальном режиме биты не указываются): CS = FFFFh; IP = 0; DS = SS = ES = 0 и сбрасывает все биты управляющих регистров, а также обнуляет регистры арифметическо-логического устройства.. С момента снятия этого сигнала микропроцессор начинает работу в реальном режиме и в течение примерно 7 циклов синхронизации приступает к выполнению инструкции, считываемой из ROM BIOS по адресу FFFF:0000. Размер области ROM BIOS от этого адреса до конца равен 16 байт, и в ней по указанному адресу записана команда перехода на реально исполняемый код BIOS. В этот момент процессор не может выполнять никакую другую последовательность команд, поскольку нигде в любой из областей памяти, кроме BIOS, её просто не существует. Последовательно выполняя команды этого кода, процессор реализует функцию начального самотестирования POST (Power-On Self Test). На данном этапе тестируются процессор, память и системные средства ввода/вывода, а также производится конфигурирование программно-управляемых аппаратных средств материнской платы. Часть конфигурирования выполняется однозначно, другая часть может определяться положением джамперов (перемычек или переключателей) системной платы, но ряд параметров возможно (а иногда и необходимо) устанавливать пользователю. Для этих целей служит утилита Setup, встроенная в код BIOS. Параметры конфигурирования, установленные с помощью этой утилиты, запоминаются в энергонезависимой памяти, питаемой от миниатюрной батарейки, размещённой на материнской плате. Часть из них всегда хранится в традиционной CMOS Memory, объединённой с часами и календарём RTC (Real Time Clock). Другая часть (в зависимости от фирмы-производителя) может помещаться и в энергонезависимую (например, флэш) память (NVRAM). Кроме этой части статически определяемых параметров, имеется область энергонезависимой памяти ESCD для поддержки динамического конфигурирования системы Plug and Play, которая может автоматически обновляться при каждой перезагрузке компьютера.

Утилита BIOS Setup имеет интерфейс в виде меню или отдельных окон, иногда даже с поддержкой мыши. Для входа в Setup во время выполнения POST появляется предложение нажать клавишу DEL. В других типах BIOS (в отличие от указанного выше) для этого может использоваться сочетание клавиш Ctrl+Alt+Esc, Ctrl+Esc, клавиша Esc, бывают и другие варианты (например, нажать клавишу F12 в те секунды, когда в правом верхнем углу экрана виден прямоугольник). В последнее время появились версии BIOS, в которых вход в Setup осуществляется нажатием клавиши F2, однако чаще клавиши F1 или F2 используются для вызова меню Setup, если POST обнаружит ошибку оборудования, которая может быть устранена сменой начальных установок. Для некоторых BIOS удержание клавиши INS во время POST позволяет установить настройки по умолчанию, отменяя все «ускорители». Это бывает удобно для восстановления работоспособности компьютера после попыток его неудачного «разгона». Выбранные установки сохраняются при выходе из Setup (по желанию пользователя) и начинают действовать с момента следующего выполнения POST.

При выполнении каждой подпрограммы POST записывает её сигнатуру (код) в диагностический регистр. Этот регистр физически должен располагаться на специальной плате диагностики (сигнатурном анализаторе, или так называемой POST-карте), устанавливаемой в слот системной шины при анализе неисправности. Такие POST-карты бывают в двух исполнениях: для шин ISA и PCI. На данной плате обязательно устанавливается двухразрядный семисегментный индикатор, высвечивающий содержимое регистра диагностики. Возможно также наличие двоичного индикатора адреса. В пространстве ввода/вывода регистр занимает один адрес, зависящий от архитектуры РС (версии BIOS). Например, для ISA, EISA – 80h; ISA Compaq – 84h; ISA-PS/2 – 90h; для некоторых моделей EISA – 300h; MCA-PS/2 – 680h. Имея в наличии подобный сигнатурный анализатор по индицируемым кодам, можно определить, на каком этапе остановился POST. Зная специфическую таблицу сигнатур для каждой версии BIOS, легко определить неисправность системной платы.

Перечислим в порядке выполнения основные тесты POST для BIOS AWARD V4.51 и их сигнатуры, высвечиваемые POST-картой на индикаторе регистра диагностики. Следует отметить, что далеко не все перечисленные ниже коды видны на индикаторе в процессе нормальной загрузки компьютера: некоторые высвечиваются лишь в том случае, если POST останавливается. Происходит это потому, что многие подпрограммы POST исполняются настолько быстро, что человеческий глаз не в состоянии уследить за индицируемым состоянием регистра диагностики, а некоторые коды появляются только при обнаружении неисправности. Для указанной версии BIOS первой исполняемой сигнатурой в последовательности POST является C0:

C0 – осуществляется программирование регистров микросхемы Host Bridge для установки следующих режимов:

запрещается Internal и External Cache, а также операции с кэш-памятью;

перед запретом Internal Cache очищается;

Shadow RAM запрещается, вследствие чего происходит направление непосредственно к ROM циклов обращения к адресам расположения System BIOS. Эта процедура должна соответствовать конкретному чипсету;

C1 – с помощью последовательных циклов запись/чтение определяется тип памяти, суммарный объём и размещение по строкам. И в соответствии с полученной информацией настраивается DRAM-контроллер. На этом же этапе процессор должен быть переключён в Protected Mode (защищённый режим).

C3 – проверяются первые 256 кб памяти, которые в дальнейшем будут использованы как транзитный буфер, а также осуществляется распаковка и копирование System BIOS в DRAM.

C6 – по специальному алгоритму определяется наличие, тип и параметры External Cache.

CF – определяется тип процессора, а результат помещается в CMOS. Если по каким-либо причинам определение типа процессора закончилось неудачно, такая ошибка становится фатальной и система, а соответственно и выполнение POST, останавливается.

05 – осуществляется проверка и инициализация контроллера клавиатуры, однако на данный момент приём кодов нажатых клавиш ещё не возможен.

07 – проверяется функционирование CMOS и напряжение питания её батареи. Если фиксируется ошибка питания, выполнение POST не останавливается, однако BIOS запоминает этот факт. Ошибка при контрольной записи/чтении CMOS считается фатальной и POST останавливается на коде О7.

BE – программируются конфигурационные регистры Host Bridge и PIIX значениями, взятыми из BIOS.

0A – генерируется таблица векторов прерываний, а также производится первичная настройка подсистемы управления питанием.

0B – проверяется контрольная сумма блока ячеек CMOS, а также, если BIOS поддерживает PnP, выполняется сканирование устройств ISA PnP и инициализация их параметров. Для PCI-устройств устанавливаются основные (стандартные) поля в блоке конфигурационных регистров.

0C – инициализируется блок переменных BIOS.

0D/0E – определяется наличие видеоадаптера путём проверки наличия сигнатуры 55АА по адресу начала Video BIOS (C0000:0000h). Если Video BIOS обнаружен и его контрольная сумма правильная, включается процедура инициализации видеоадаптера. С этого момента появляется изображение на экране монитора, высвечивается заставка видеоадаптера, инициализируется клавиатура. Далее по ходу POST тестируется контроллер DMA и контроллер прерываний.

30/31 – определяется объём Base Memory и External Memory, и с этого момента начинается отображаемый на экране тест оперативной памяти.

3D – инициализируется PS/2 mouse.

41 – производится инициализация подсистемы гибких дисков.

42 – выполняется программный сброс контроллера жёстких дисков. Если в Setup указан режим AUTO, производится детектирование устройств IDE, в противном случае параметры устройств берутся из CMOS. В соответствии с конфигурацией системы размаскируются прерывания IRQ14 и IRQ15.

45 – инициализируется сопроцессор FPU.

4E – настраивается клавиатура USB. На данном этапе становится возможен вход в CMOS Setup по нажатию клавиши DEL.

4F – осуществляется запрос на ввод пароля, если это предусмотрено установками CMOS Setup.

52 – производится поиск и инициализация ПЗУ дополнительных BIOS, а также картируется каждая из линий запросов прерывания PCI.

60 – если в Setup включён данный режим, устанавливается антивирусная защита BOOT Sector.

62 – осуществляется автоматический переход на зимнее или летнее время, для клавиатуры настраиваются состояние NumLock и режим автоповтора.

63 – корректируются блоки ESCD (только для PNP BIOS) и производится очистка ОЗУ.

B0 – это состояние записывается в регистр сигнатурного анализатора только в случае наличия ошибок, например, при тесте Extended Memory. Если при работе в Protected Mode сбои отсутствуют, то POST не включает эту ветвь. При наличии страничных нарушений и других исключительных ситуаций управление будет передано на эту процедуру, она выведет код B0 в порт 80(84)h и остановится.

FF – последний этап, на котором подводится итог тестирования – успешная инициализация аппаратных средств компьютера сопровождается одиночным звуковым сигналом, после чего осуществляется передача управления загрузчику BOOT-сектора.

Порядок поиска загрузочного диска на компьютерах x86 (FDD, жёсткие диски IDE и SCSI, устройства CD-ROM) задаёт BIOS. Современные BIOS позволяют переконфигурировать этот порядок, называемый последовательностью загрузки (boot sequence). Если при этом дисковод A: включён в последовательность загрузки первым и в нём находится дискета, BIOS попытается использовать эту дискету в качестве загрузочной. Если дискеты в дисководе нет, BIOS проверяет первый жёсткий диск, который к этому времени уже инициализировался, и выполняет команду INT19h. Процедура обработки прерывания INT19h для загрузки BOOT-сектора должна прочитать сектор с координатами Cylinder:0 Head:0 Sector:1 и поместить его по адресу 0000:7С00h, после чего осуществляется проверка, является ли диск загрузочным. Сектор MBR (Master Boot Record – главная загрузочная запись) на жёстком диске находится по тому же физическому адресу, что и BOOT-сектор на дискете (цилиндр 0, сторона 0, сектор 1).

Если при проверке загрузочный сектор не обнаружен, т.е. два последних байта этого сектора (его сигнатура) не равны 55ААh, вызывается прерывание INT18h. При этом на экране появляется предупреждающее сообщение, зависящее от производителя BIOS компьютера.

Сектор MBR записывается на жёсткий диск программой FDISK, поэтому если HDD был отформатирован на низком уровне, во всех его секторах находятся нули и, естественно, первый сектор не может содержать необходимой сигнатуры. Отсюда следует, что сообщения об ошибке будут выдаваться, если диск не разбивался на разделы (логические диски). Главная загрузочная запись обычно не зависит от операционной системы (на платформах Intel она используется для запуска любой из операционных систем). Код, содержащийся в главной загрузочной записи, сканирует таблицу разделов (partition table) в поисках активного системного раздела. Если в таблице разделов активный раздел не обнаружен или хотя бы один раздел содержит неправильную метку, а также если несколько разделов помечены как активные, выдаётся соответствующее сообщение об ошибке.

Код главной загрузочной записи определяет расположение загрузочного (активного) раздела, считывая таблицу разделов, расположенную в конце MBR. Если активный раздел найден, производится чтение его загрузочного сектора и определяется, является ли он действительно загрузочным. Попытка чтения может осуществляться до пяти раз, в противном случае выдаётся сообщение об ошибке, и система останавливается. Если загрузочный сектор найден, Master Boot Record передаёт управление коду загрузочного сектора в активном (загрузочном) разделе, который содержит загрузочную программу и таблицу параметров диска. Загрузочный сектор раздела просматривает блок параметров BIOS в поисках расположения корневого каталога, а затем копирует из него в память системный файл IO.SYS (который, по сути, является частью DOS и включает в себя функции файла MSDOS.SYS из предыдущей версии DOS) и передаёт ему управление. IO.SYS загружает драйверы некоторых устройств и выполняет ряд операций, связанных с загрузкой. Сначала IO.SYS считывает файл MSDOS.SYS. Нужно помнить, что этот файл не похож на одноимённые файлы из предыдущих версий DOS. В Windows 98 MSDOS.SYS является текстовым файлом, содержащим опции процедуры запуска. Затем загружается и отображается файл LOGO.SYS (стартовая заставка).

На следующем этапе IO.SYS считывает информацию из системного реестра, а также исполняет файлы CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT (при их наличии в корневом каталоге). При этом загружаются драйверы устройств, работающих в реальном режиме работы процессора, выполняются некоторые системные установки. Ниже приводится неполный список возможных драйверов и программ, загружаемых на данном этапе.

DBLSPACE.BIN или DRVSPACE.BIN. Драйвер сжатия дисков.

HIMEM.SYS. Администратор верхней памяти в реальном режиме работы процессора.

IFSHLP.SYS. Оказывает содействие при загрузке VFAT и прочих файловых систем, поддерживающих Windows 98.

SETVER.EXE. Утилита, подменяющая номер версии операционной системы. Существуют программы, ориентированные на более ранние версии операционных систем и отказывающиеся функционировать под Windows 98. Благодаря SETVER.EXE подобной программе возвращается именно тот номер версии DOS, который её устраивает.

DOS=HIGH. Загружает DOS в область памяти HMA. Если в файле конфигурации CONFIG.SYS содержится инструкция для загрузки администратора отображаемой памяти EMM386.EXE, в эту строку добавляется параметр UMB, позволяющий EMM386.EXE использовать верхнюю память. Нужно помнить, что IO.SYS не загружает администратор EMM386.EXE автоматически. Поэтому, если планируется его использование, в файл CONFIG.SYS необходимо вставлять строку DEVICE=EMM386.EXE.

FILES=30. В этой строке определяется число создаваемых дескрипторов файла. Windows 98 не использует это параметр; он включён для совместимости с предыдущими версиями программ.

LASTDRIVE=Z. Здесь определяется последняя буква для логических дисков. Эта опция также введена для обратной совместимости и не используется Windows 98.

BUFFER=30. Определяет число создаваемых файловых буферов. Буферы файлов используются приложениями при вызовах подпрограмм ввода/вывода из файла IO.SYS.

STACKS=9,256. Этой записью определяется число кадров стека и размер каждого кадра.

FCBS=4. Данная команда задает число блоков управления файлом. Оба последних параметра применяются только для обратной совместимости.

На последнем этапе загружается и запускается файл WIN.COM. Он обращается к файлу VMM32.VXD. Если в компьютере установлен достаточный объём ОЗУ, то этот файл загружается в память, в противном случае организуется доступ к этому файлу на жёстком диске, что, естественно, увеличивает время загрузки. Загрузчик драйверов реального режима сравнивает копии виртуальных драйверов устройств (VxD) в папке Windows/System/VMM32 и файле VMM32.VXD. Если виртуальный драйвер устройства существует и в папке и в файле, копия виртуального драйвера «помечается» в файле VMM32.VXD как незагружаемая. Виртуальные драйверы устройств, не загруженные с помощью файла VMM32.VXD, загружаются из раздела файла SYSTEM.INI папки Windows. Во время описанного процесса загрузчик драйверов виртуальных устройств реального режима постоянно проверяет правильность загрузки всех необходимых виртуальных драйверов устройств, а при появлении ошибки при загрузке нужного драйвера он пытается выполнить эту операцию ещё раз. После загрузки виртуальные драйверы устройств реального режима инициализируются, затем файл VMM32.VXD переключает процессор в защищённый режим, и начинается процесс инициализации виртуальных драйверов устройств согласно их параметру InitDevice. Процедура загрузки ОС заканчивается загрузкой файлов KRNL32.DLL, GDI.EXE, USER.EXE и EXPLORER.EXE. Если компьютер подключён к сети, то загружается сетевое окружение. Пользователю предлагается ввести имя и пароль для входа в сеть. Затем из системного реестра загружается конфигурация с параметрами, установленными по умолчанию. На последней фазе загрузке операционной системы производится обработка содержимого папки Startup (Автозагрузка) и запускаются указанные в ней программы. После этого ОС готова к работе.

Итак подведём итог: при подаче питания на процессор происходит его обращение к микросхеме ПЗУ и запуск программы, инициализирующей работу компьютера. В этот момент на экране монитора наблюдается сообщение о версии BIOS.

Процедура инициализации запускает процедуру POST, выполняющую самотестирование базовых устройств (POST – Power-On Self-Test). В этот момент на экране наблюдается сообщение Memory Test: и указание объема проверенной памяти компьютера.

При отсутствии дефектов в оперативной памяти или в клавиатуре происходит обращение к микросхеме CMOS, в которой записаны данные, определяющие состав компьютерной системы и ее настройки. На экране монитора эти данные отображаются в таблице System Configuration.

Установив параметры жесткого диска, компьютерная система обращается в его системную область, находит там загрузчик операционной системы и начинает ее загрузку. При этом на экране выводится сообщение

Starting тип операционной системы …

Программно-аппаратная диагностика

Если все вышеперечисленное не помогло определить поломку, то придется перейти к программно-аппаратной диагностике. А для того чтобы она прошла успешно, необходимо точно знать, каков порядок включения устройств ПК.

Итак, рассмотрим порядок загрузки компьютера.

1. После включения питания БП выполняет самотестирование. Если все выходные напряжения соответствуют требуемым, БП выдает на материнскую плату сигнал Power_Good (P_G) на контакт 8 20-контактного разъема питания ATX. Между включением ПК и подачей сигнала проходит около 0,1-0,5 с.

2. Микросхема таймера получает сигнал P_G и прекращает генерировать подаваемый на микропроцессор сигнал начальной установки Reset. Если процессор неисправен, то система зависает.

3. Если CPU жив, то он начинает выполнять код, записанный в ROM BIOS по адресу FFFF0h (адрес программы перезагрузки системы). По этому адресу находится команда безусловного перехода JMP к адресу начала программы загрузки системы через конкретный ROM BIOS (обычно это адрес F0000h).

4. Начинается выполнение конкретного кода ROM BIOS. BIOS начинает проверку компонентов системы на работоспособность (POST – Power On Self Test). Обнаружив ошибку, система подаст звуковой сигнал, так как видеоадаптер пока еще не инициализирован. Проверяется и инициализируется чипсет, DMA и происходит тест определения объема памяти. Если модули памяти вставлены не до конца или некоторые банки памяти повреждены, то или система зависает, или звучат длинные повторяющиеся сигналы из системного динамика.

5. Происходит разархивирование образа BIOS в оперативную память для более быстрого доступа к коду BIOS.

Таблица 1. Звуковые коды неисправностей IBM POST Phoenix (Award) BIOS
Звуковой сигнал	Неисправность
1 короткий	Процедура POST завершена, система в порядке
2 коротких	Есть неисправность: код ошибки на экране
Нет сигнала	Блок питания, нет сигнала Power_Good, испорчен код ROM BIOS, вышел из строя процессор, чипсет
Непрерывный сигнал	Ошибка контроллера памяти, чипсета, неправильное напряжение
Повторяющиеся короткие ВЧ-сигналы	Перегрев процессора, переразгон, неправильное напряжение
Повторяющиеся длинные сигналы	ОЗУ не установлено или не определилось
1 длинный, 1 короткий	Системная плата
1 длинный, 2 коротких	Адаптер дисплея (MDA, CGA)
1 длинный, 3 коротких	EGA/VGA/SVGA-видеокарта не определена или видеопамять вышла из строя
3 длинных	Плата клавиатуры

6. Инициализируется контроллер клавиатуры.

7. BIOS сканирует адреса памяти видеоадаптера, начиная с С0000h и заканчивая C7800h. Если BIOS видеоадаптера найден, то проверяется контрольная сумма (CRC) его кода. Если CRC совпадают, то управление передается Video BIOS, который инициализирует видеоадаптер и выводит на экран информацию о версии Video BIOS. Если контрольная сумма не совпадает, то выводится сообщение "C000 ROM Error". Если Video BIOS не найден, то используется драйвер, записанный в BIOS ROM, который инициализирует видеокарту.

8. ROM BIOS сканирует пространство памяти начиная с C8000h в поисках BIOS других устройств, таких как сетевые карты и SCSI-адаптеры, и проверяется их контрольная сумма.

9. BIOS проверяет значение слова по адресу 0472h, чтобы определить, какая загрузка должна быть выполнена – "горячая" или "холодная". Если по этому адресу записано слово 1234h, то процедура POST не выполняется, происходит "горячая" загрузка.

Таблица 2. Звуковые коды неисправностей IBM POST AMI BIOS
Звуковой сигнал	Неисправность
1 короткий	Ошибка регенерации DRAM
2 коротких	Ошибка схемы контроля четности
3 коротких	Неисправность в первых 64 Кбайт ОЗУ
4 коротких	Неисправность системного таймера
5 коротких	Ошибка процессора
6 коротких	Ошибка в схеме управления линией А20 в контроллере клавиатуры
7 коротких	Ошибка переключения в виртуальный режим
8 коротких	Ошибка чтения/записи видеопамяти
9 коротких	Ошибка контрольной суммы ROM BIOS
10 коротких	Ошибка чтения/записи CMOS-памяти
11 коротких	Ошибка кэш-памяти
Звуковой сигнал	Нефатальная ошибка
1 длинный, 3 коротких	Ошибка в основной или расширенной памяти
1 длинный, 8 коротких	Не выполняется тест на ответный сигнал дисплея

10. В случае "холодной" загрузки выполняется POST. Инициализируется процессор, выводится информация о его марке, модели и т.д. Выдается один короткий сигнал.

11. Тестируется RTC (Real Time Clock).

12. Определение частоты CPU, проверка типа видеоадаптера (в том числе встроенного).

13. Тестирование стандартной и расширенной памяти.

14. Присвоение ресурсов всем ISA-устройствам.

15. Инициализация IDE-контроллера. Если используется 40-контактный шлейф для подключения ATA/100 HDD, то появится соответствующее сообщение.

16. Инициализация FDC-контроллера.

17. ROM BIOS ищет системную дискету или MBR жесткого диска и читает сектор 1 на дорожке 0 стороны 0, копирует этот сектор по адресу 7С00h. Далее происходит проверка этого сектора: если он оканчивается сигнатурой 55AAh, то MBR просматривает таблицу разделов (Partition Table) и ищет активный раздел, а затем пытается загрузиться с него. Если первый сектор оканчивается любой другой сигнатурой, то вызывается прерывание Int 18h и на экран выводится сообщение "DISK BOOT FAILURE, INSERT SYSTEM DISK AND PRESS ENTER" или "Non-system disk or disk error".

Порядок выполнения:

1. Если монитор вычислительной системы имеет питание, отдельное от системного блока, включите монитор.
2. Включите компьютерную систему выключателем системного блока.
3. Для наблюдения сообщений, поступающих от компьютера в процессе запуска, используйте клавишу Pause/Break. Она приостанавливает загрузку и дает возможность внимательно прочесть сообщение. Для продолжения запуска используйте клавишу ENTER.
4. Отметьте версию BIOS (см. Базовые сведения, п. 1).
5. Укажите протестированный объем памяти (см. Базовые сведения, п. 2).
6. Данные, определяющие состав компьютерной системы и ее настройки, на экране монитора отображаются в таблице System Configuration (см. Базовые сведения, п. 3). Приостановив запуск с помощью клавиши PAUSE/BREAK, изучите таблицу и установите:
7. сколько жестких дисков имеет компьютерная система и каков их объем?
8. имеются ли дисководы гибких дисков и каковы параметры используемых гибких дисков?
9. сколько последовательных и параллельных портов имеется в наличии?
10. к какому типу относятся микросхемы, размещенные в банках памяти? Продолжите запуск клавишей ENTER.
11. Определите тип устанавливаемой операционной системы (см. Базовые сведения, п. 4).
12. Дождавшись окончания запуска операционной системы, выясните у преподавателя порядок завершения работы с компьютером. Приведите компьютер в исходное состояние.
13. Запишите порядок начальной загрузки компьютера, отметьте, что является конечным пунктом каждого этапа.

Заполните таблицу:

Элемент конфигурации	Маркировка, тип	Дополнительные характеристики	Значение
Материнская плата
Процессор		наличие сопроцессора тактовая частота
Оперативная память
Жесткий диск		количество
Дисководы гибких дисков		количество
Порты ввода-вывода		количество: параллельные последовательные

Вопросы к защите:

1. Классификация ЭВМ.

1. Порядок загрузки компьютера;

1. Сообщения и звуковые сигналы о неисправности оборудования.

Лабораторная работа №4 “Исследование аппаратного обеспечения домашнего компьютера”

Цель работы : изучение установленного оборудования на компьютере. Диагностика работы этого оборудования. Поиск конфликтов оборудования/программ.

Оборудование : компьютер с операционной системой Windows 2000\Xp\Vista

Базовые сведения:

Современные версии Windows содержат в себе ряд средств диагностики установленного оборудования. Вот список этих средств:

Наименование		Назначение
Диспетчер Устройств	Выделить мой компьютер, щёлкнуть правой кнопкой мыши, выбрать пункт-меню свойства, в появившемся окне выбрать вкладку «Оборудование», а далее выбрать «Диспетчер Устройств»	Даёт информацию об установленных аппаратных продуктах, а также предоставляет возможность установки, включения\отключения данных устройств в системе.
	Пуск->Выполнить->dxdiag.exe	Диагностика аудиовизуальных средств системы средствами DirectX технологии
	Пуск->Выполнить-> msinfo32.exe	Даёт наиболее полные сведения о системе, её работе, установленном оборудовании и конфликтов оборудования и программ

Утилита Msinfo32.exe

Сведения о системе Сведения о сборщике систем (изготовитель, модель и тип) Тип центрального процессора (ЦП) Объем памяти и системные ресурсы Версия BIOS Часовой пояс Имя пользователя в формате ИмяДомена\ИмяПользователя (присутствует только в том случае, если компьютер настроен на вход в домен) Устройство загрузки (при наличии нескольких устройств) Путь к файлу подкачки Эти сведения используются в начале процесса устранения неполадок, чтобы получить общее представление о среде. Ресурсы аппаратуры В категории «Ресурсы аппаратуры» предоставлены сведения об аппаратно-зависимых параметрах, например присвоенные или использованные запросы прерывания (IRQ), адреса ввода-вывода (I/O) и адреса памяти. Ниже описаны подкатегории данной категории. Конфликты и совместное использование В данном разделе предоставлен список обнаруженных конфликтов между устройствами ISA (Industry Standard Architecture), а также указаны ресурсы, которые используются совместно устройствами PCI (Peripheral Component Interconnect). Эти сведения могут использоваться для определения конфликтов оборудования. В данном разделе указаны используемые каналы прямого доступа к памяти (DMA), устройства, которые их используют, а также доступные каналы. Оборудование с обратной связью В данном разделе указаны устройства, в которых отключена конфигурация Plug and Play (PNP), а также параметры, установленные вручную для выбранных пользователем ресурсов. К оборудованию с обратной связью относятся также устройства, которые не принимают участия в процессе PNP, например традиционные (не PNP) устройства ISA. Эти сведения могут быть полезны при устранении конфликтов ресурсов Plug and Play. Ввод-вывод В данном разделе указаны используемые диапазоны портов ввода/вывода, а также устройства, использующие каждый из диапазонов. Прерывания (IRQ) В данном разделе обобщены сведения об использовании прерывания, указаны устройства, использующие прерывание, и приведен список доступных прерываний. Память В данном разделе указаны используемые устройствами диапазоны адресов памяти. Компоненты Категория «Компоненты» содержит сведения о конфигурации системы Windows XP, включая состояние драйверов устройств, сетевые компоненты и программные компоненты мультимедиа. Здесь также приводится полный список драйверов и краткое описание устройств, которые могут работать неправильно. Ниже описаны подкатегории данной категории. Мультимедиа В данном разделе приведен список звуковых плат и сведения об игровых контроллерах. Мультимедиа - Аудиокодеки Список загруженных аудиокодеков. Мультимедиа - Видеокодеки Список загруженных видеокодеков. Мультимедиа - CD-ROM Указаны буква и модель дисковода для компакт-дисков. Если в дисковод загружен компакт-диск с данными, то средство «Сведения о системе» также выполняет проверку передачи данных. Мультимедиа - Звуковое устройство Указаны имя и изготовитель звукового устройства, а также состояние, порт ввода/вывода, прерывание, канал DMA и используемые звуковым устройством драйверы. Сведения о видеоплате и мониторе. Инфракрасные устройства Сведения об инфракрасных устройствах. Сведения о клавиатуре и мыши. Сведения о прочих компонентах. Сведения о модемах. Сведения о сетевом адаптере, клиенте и протоколе. По сравнению с Microsoft Windows 98 в Windows XP представлены более подробные сведения о сетевом протоколе, включая больше информации о конфигурации протокола, имеющей отношение к его работе в сети. Сеть - Winsock Указана версия Winsock, приведено описание и сведения о состоянии. Сведения о последовательных и параллельных портах. Запоминающие устройства Сведения о жестких дисках, дисководах гибких дисков, съемных носителях и контроллерах. Для каждого дисковода указаны буква, общий размер, объем свободного пространства, файловая система, состояние сжатия, тип дисковода и имя диска. Список установленных принтеров и драйверов принтеров. Устройства с неполадками Список устройств с неполадками. Указываются устройства с отметкой о неполадке в диспетчере устройств и предоставляются соответствующие сведения о состоянии. Список установленных контроллеров USB и драйверов. Меню «Сервис» Меню Сервис содержит ссылки на другие средства и панели управления, среди которых «Архивация данных», «Сетевые подключения», «Мастер оборудования», «Очистка диска», «Диагностика сети», «Восстановление системы», «Проверка подписи файла», «Средство диагностики DirectX» и «Доктор Ватсон». Меню «Вид» Две новые функции меню Вид позволяют просматривать общий журнал изменений в компьютере, а также подключаться к удаленному компьютеру для просмотра сведений о системе. Журнал сведений о системе Средство «Сведения о системе» в Windows XP предлагает новую возможность просмотра изменений, внесенных в компьютер. В отличие от системы Windows 98, в которой можно было просмотреть сведения по отдельным категориям, Windows XP предоставляет возможность просмотреть все изменения, внесенные в компьютер на определенную дату и время. Сведения журнала отображаются по тем же самым трем категориям, что и в стандартном представлении: ресурсы аппаратуры, компоненты и программная среда. Эти сведения предоставляются инструментарием WMI и хранятся в XML-файлах данных, расположенных в папке Windows\PCHealth\HelpCtr\Datacoll.

Порядок выполнения:

1) Включите компьютер и дождитесь загрузки системы

2) Пользуясь стандартными средствами Windows заполните приведённые ниже таблицы.

Заполните таблицу:

Таблица «Сведения о системе»

Таблица «Компоненты»

Конфликты программ(если имеются)

Вопросы к защите:

1) Что подразумевается под конфликтом оборудования

2) Что подразумевается под конфликтом программ

Лабораторная работа №5 “Изучение периферийных устройств ПК и программного обеспечения. Работа со сканером”

Цель работы –.изучение устройств и принципов работы периферийных устройств ПК, работа со сканером и программой Fine Reader 7.0.

Используемое оборудование и материалы :

Базовые сведения:

Сканер – это устройства ввода текстовой или графической информации в компьютер путем преобразования ее в цифровой вид для последующего использования, обработки, хранения или вывода.

Настольные сканеры появились в 80-х годах и сразу стали объектом повышенного внимания, но сложность использования, отсутствия универсального программного обеспечения, а самое главное, высокая цена не позволяли выйти сканерам за пределы специализированного использования.

С тех пор прошло не так уж и много времени, но выделилось целое направление настольных сканеров предназначенных в основном для офисного и домашнего использования. Причем, за последние несколько лет, благодаря невероятному снижению цен популярность сканеров значительным образом выросла. Цена хорошего планшетного сканера сегодня соизмерима с ценой хорошей видео карты или принтера, поэтому логично продолжить покупку компьютера и принтера, приобретением сканера.

Настольный сканер незаменим при работе с компьютером, если у Вас есть потребность делать вставки графических изображений или текстов с бумажных носителей в документы, создаваемые при помощи компьютера. Современные настольные сканеры достаточны просты в использовании, имеют интуитивно-понятный интерфейс, но существует ряд характеристик и особенностей, на которые следует обращать внимание при выборе сканера.

Принцип работы.

На английском Scan- пристально разглядывать, бегло просматривать.

На схематичном изображении механизма настольного планшетного сканера лампа подсветки и система зеркал установлены на каретке, которая передвигается при помощи шагового двигателя. Свет от лампы установленной на каретке при сканировании на каждом шаге двигателя отражается от документа и через систему зеркал попадает на матрицу, состоящую из чувствительных элементов, которые определяют интенсивность отраженного света путем преобразования в электрический сигнал. Эти чувствительные элементы обычно называют CCD (английская аббревиатура Couple-Charged Device) и в русском приблизительном переводе звучит как ПЗС (прибор с зарядовой связью). Далее происходит преобразование аналогового сигнала в цифровой с последующей обработкой и передачей в компьютер для дальнейшего использования. Таким образом на каждом шаге каретки сканер фиксирует одну горизонтальную полоску оригинала, разбитую в свою очередь на некоторое количество пикселов на линейке ПЗС. Итоговое изображение составленное из полосок представляет собой как бы мозаику составленную из плиток (пикселов) одинакового размера и разного цвета.

Классификация и основные характеристики сканеров

1. Однопроходный или трехпроходный

Раньше для цветного сканирования приходилось использовать трехпроходную технологию То есть первый проход с красным фильтром для получения красной составляющей, второй – для зеленой составляющей и третий – для синей. Такой метод имеет два существенных недостатка: малая скорость работы и проблема объединения трех отдельных сканов в один, с вытекающим отсюда несовмещением цветов.

Решением стало создания True Color CCD, позволяющих воспринимать все три цветовые составляющие цветного изображения за один проход. True Color CCD является стандартом на данный момент и в мире уже никто не выпускает трехпроходные сканеры.

Однопроходные сканеры используют одну из двух подсистем для получения данных о цвете изображения: некоторые используют ПЗС со специальным покрытием, которое фильтрует цвет по составляющим, другие используют призму для разделения цветов.

Cейчас на рынке нет трехпроходных сканеров. Аналогично в свое время прекратили существование черно-белые планшетные сканеры.

Аппаратный интерфейс

Цифровые данные от сканера передаются в компьютер посредством аппаратного интерфейса.

Наиболее распространенный способ передачи данных для планшетных сканеров – это SCSI интерфейс, который является платформо-независимым и позволяет использовать сканер, как на Macintosh, так и на PC. Большинство производителей комплектует сканер урезанным адаптером SCSI, позволяющим подключить только сканер.

В последнее время все большей популярностью пользуются модели, подключаемые к параллельному порту компьютера, не требующие снимать крышку системного блока компьютера для установки платы. Как правило, все сканеры с таким интерфейсом, имеют прозрачный порт для подключения принтера.

Кроме того сейчас есть планшетные сканеры, которые имеют собственную интерфейсную плату, которая помимо функции передачи данных, осуществляет электрическое питание сканера от системного блока компьютера. Подключение такого сканера сводится к установке интерфейсной платы, подключении шнура сканера к внешнему разъему на плате, установке драйверов и программного обеспечения. Питание на сканер будет подаваться только при запуске программы сканирования.

3. Разрешение сканера.

3.1 Оптическое разрешение.

Оптическое разрешение – одна из основных характеристик сканера. Измеряется в точках на дюйм, DPI. Для настольных сканеров вы можете встретить: 300х300, 400х400, 300х600, 400х800, 600х600, 600х1200 dpi.

Для понимания, что такое оптическое разрешение представьте себе шахматную доску 8х8 размером дюймХдюйм (дюйм=2.54 см). Разрешение этой доски будет 8х8. Если эта доска будет иметь триста квадратов по каждой оси, то соответственно ее разрешение будет 300х300. Соответственно чем больше разрешение тем более детальную информацию об изображении можно получить.

Касательно механизма сканера, оптическое разрешение сканера определяется ПЗС матрицей по горизонтальной оси. Количество шагов на дюйм, которое позволяет делать двигатель сканера при перемещении каретки, определяет разрешение по вертикальной оси. В связи с этим многие производители указывают разные значения по горизонтали и вертикали, как правило, таким образом завышая реальное разрешение, так как у сканера с разрешением 300х600 (300 по линейке ПЗС и 600 по шаговому двигателю) при заданном разрешении 600 программное приложение (иногда это делается на аппаратном уровне) будет искусственным образом увеличивать разрешение по линейки математически рассчитывая недостающие точки. Представьте если бы он реально сканировал с разными значениями по вертикали и горизонтали, то получая с одного дюйма по одной оси в два раза больше точек чем по другой, итоговое изображение было бы растянуто в два раза по вертикальной оси. Поэтому при выборе сканера во внимание нужно принимать меньшее значение, которое показывает реальное оптическое разрешение сканера.

3.2 Интерполированное разрешение

Эту характеристику очень любят производители настольных сканеров, часто включая в название и нанося большими буквами на красочной коробке. вы можете увидеть 4800, 9600 и т.д.

Интерполированное разрешение- искусственно увеличенное разрешение сканера, достигается программным путем в драйвере сканера при помощи математических алгоритмов, не несет практической ценности и никем не используется в жизни.

3.3 А сколько реально нужно?

При покупке сканера следует понимать, что общий подход в компьютерной технике “чем больше, тем лучше” (память, частота процессора и т.д.) в общем случае не относится к сканерам. То есть, конечно, лучше и конечно дороже, но Вам это может, никогда не пригодится! Разрешение, которое необходимо использовать при сканировании определяется устройством вывода, которое вы используете.

Для вывода на экран один к одному (презентации, Web дизайн) достаточно задать 72 точки на дюйм или 100 точек на дюйм, так как все мониторы выдают либо 72, либо 96 точек на дюйм.

При использование струйного принтера при выводе цветных изображений достаточно задать Разрешение_сканера=Разрешение_принтера/3, так как производители принтеров указывают максимальное разрешение принтеров, при печати в цвете струйные принтеры используют три точки для создания одной точки, получаемой со сканера. То есть и здесь Вам хватит 200 – 250 точек на дюйм.

Тогда в каких случаях нужно большое разрешение? Ответ прост: если требуется увеличивать или растягивать изображение снятое с оригинала. Подумайте, может ли у Вас никогда и не возникнет такая потребность, а переплатить придется достаточно много.

4 Глубина цвета

Грубо говоря, человеческий глаз способен воспринимать порядка 17 миллионов оттенков цвета или 256 градаций серого (фотографическое качество), хоть это и не совсем верно, но для отображения на мониторах этого количества цветов вполне достаточно. Это соответствует 24-битному представлению цвета или 8-битному для изображения в градациях серого.

Сейчас вы вряд ли сможете найти черно-белые планшетные сканеры, потому что производится огромное число доступных цветных моделей. Ниже описан механизм получения цвета в сканере.

В сканере электрический сигнал с CCD матрицы преобразуется в цифровой при помощи аналого-цифрового преобразователя. Разрядность АЦП и качество исполнения СCD определяет глубину цвета сканера. Получая по каждой цветовой составляющей 256 градаций (8 бит), в цвете выходит 8х3=24 бит=16.77 млн. оттенков.

Все настольные сканеры сейчас позволяют получить 24-битный цвет. Графические адаптеры и мониторы поддерживают 24-битный цвет, но уже не поддерживают 30 или 36 битный цвет.

При этом также существуют сканеры с 30 битным и 36 битным представлением цвета (10 и 12 бит соответственно на каждую составляющую). Реально вы будете работать с 24-битным цветом, но при большой разрядности АЦП, имея избыточную информацию, можно производить цветовую корректировку изображения в большом диапазоне без потери качества. Сканеры, имеющие большую глубину цвета, позволяют сохранить больше оттенков и переходов в темных тонах.

1. Диапазон оптических плотностей.

Оптическая плотность – это характеристика оригинала. Вычисляется как десятичный логарифм отношения света падающего к свету отраженному (при сканировании непрозрачных оригиналов) или проходящему (при сканирования слайдов и негативов). Минимально возможное значение 0.0 D – идеально белый оригинал. Максимально возможное значение 4.0 D – идеально черный оригинал. На практике диапазон оптических плотностей характеризует способность сканера охватывать разные оригиналы. Чем больше диапазон тем лучше.. Диапазон оптических плотностей сканера определяется оптикой сканера и глубиной цвета.

Реально при сканировании непрозрачных оригиналов сканер со значение 2.5 D будет хорошо справляться с возложенными на него задачами Эта основная причина почему вы не найдете значение этой характеристики для многих, представленных на рынке настольных планшетных сканеров.

1. Программное обеспечение

Сканер – один из первых продуктов, в комплекте с которым пользователь стал получать помимо самого устройства и аппаратного драйвера, несколько программных продуктов. Суммарная стоимость этих лицензионных продуктов в коробочном исполнении может превышать те деньги, которые вы платите за сканер. Поэтому важно узнавать, что поставляется в комплекте со сканером.

Первое, что обязательно идет в комплекте со сканером – это его Twain драйвер.

В среде DOS все сканеры работали только со своими программными приложениями. Появление Windows казалось бы, должно было положить конец проблемам связанным с совместимостью сканеров с различным программным обеспечением, но Microsoft не включил сканеры в список устройств, стандартно поддерживаемых Windows. Ведущие производители сканеров и программного обеспечения создали этот стандарт своими силами, и называться он стал TWAIN, что не является никакой аббревиатурой, хотя многие считают, что Twain – это Tool Without Any Interesting Name или инструмент без какого-то ни было интересного названия(см. также http://www.twain.org).

Сейчас стандарт TWAIN поддерживается всеми производителями настольных сканеров и всеми ведущими производителями графических пакетов и программ распознавания символов. Таким образом выбрав Twain устройство пользователь может напрямую сканировать из своей любимой графической программы., запустив из нее Twain драйвер сканера.

Twain драйвер сканера – это программное приложение с графическим интерфейсом, которое несет на себе функции панели управления сканером и осуществляет передачу данных от сканера в программное приложение, из которого вы вызываете сканер. С помощью Twain драйвера производится установка параметров и области сканирования, предварительное сканирование и просмотр, обеспечивается возможность цветокорректировки и постобработки получаемого изображения.

Кроме сканеров Twain поддерживается также и цифровыми камерами.

Скорость работы

Как правило, вы не найдете заявленную скорость работы настольных планшетных сканеров. В некоторых случаях производители объявляют скорость сканирования одной линии изображения в миллисекундах, что малоприменимо на практике. Одна из причин, зависимость этой величины от многих факторов, связанных с заданным режимом работы, типом компьютера, интерфейсом и т.д. Кроме того, с большей скоростью вы можете потерять в качестве или в цене.

Единственный способ что-то выяснить, сравнить самостоятельно, что можно сделать, наверное, только на выставках, потому что в салоне-магазине, трудно увидеть все аппараты в действие. Также можно довериться результатам тестов, но и здесь нужно иметь ввиду, что для Вашей задачи результат может быть иным.

Порядок выполнения работы:

Заполните отчетные таблицы:

Образец-Таблицы для сканера Epson1260

Тип сканера:	Полноцветный планшетный сканер
Способ субсканирования	Перемещение сканируемой головки
Фотоэлемент	Цветной линейный датчик CCD
Максимальный формат
Площадь сканирования:	216×297(A4, Leter)
Оптическое и механическое разрешение(dpi):
Число пикселей в строке	30 600 пикселей (10200 х 3)
Серая шкала(внешняя)	8 бит(256 уровней Серго)
Серая шкала(внутренняя)	16 бит(65536 уровней серого)
Представление цвета(внешнее)	24 бита(16,7 миллионов цветов)
Представление цвета(внутреннее)	48 бит(281,5 триллионов цветов)
Оптическая плотность(D)
Скорость сканирования
A4 preview, цветной(сек)
A4 Photo, ч.б., 300 dpi(сек)
A4 Photo, цветной 600 dpi (сек)
6 x 4 Photo, цветной, 1200 dpi (сек)
Встроенная обработка изображения(гамма-коррекция):	1 уровень, заданный пользователем
Интерфейсы:
Источник света:	Белая флуоресцентная лампа с холодным катодом
Интерполированное разрешение(dpi):

Таблица результатов сканирования и распознавания информации

Режим сканирования	Результат измерений
	мелкий (не распознан, распознан не полностью, распознан)	крупный (не распознан, распознан не полностью, распознан)	Качество изображения (низкое, среднее, хорошее, высокое)

Вопросы к защите:

1) Устройство сканера

2) Основные характеристики сканера

3) Виды сканеров

Аппаратное обеспечение – это совокупность технических средств (электронных и механических устройств), обеспечивающих, как нормальное функционирование каких-либо электронных систем – компьютеров, сетей передачи данных, так и расширяющих их основные функции.

Основные компоненты персонального компьютера

Собственно в этом и состояла основная задача его разработчиков - создать такое устройство, которое можно было бы модифицировать постепенно, по мере появления средств, а основу можно собрать с самыми минимальными затратами и сразу же приступить к работе.

Итак, из какого же «минимума» должен состоять персональный компьютер, для того, чтобы на нём можно было комфортно работать? Для того чтобы пользователь мог сразу же приступить к работе на ПК он должен иметь следующий, минимальный набор компонентов:

• Клавиатуру;

По сути дела, системный блок не является какой-то одной, отдельной частью персонального компьютера, выполняющего одну-единственную функцию, как, например, клавиатура или мышь (ввод данных и управление). Системный блок содержит целый набор устройств, каждое из которых выполняет ряд определённых действий.

Корпус системного блока может иметь две модификации:

1. С вертикальным расположением, такие корпуса носят название – tower («башня»);
2. С горизонтальным расположением – desktop («настольный»).

Электронное устройство, которое является центром всей системы. К материнской плате с помощью специальных разъёмов подключаются другие компоненты системного блока и внешней периферии .

Центральный процессор

Является «мозгом» цифровой системы. Именно он, выполняя команды программного обеспечения (программ, загруженных в компьютер), заставляет работать материнскую плату и выполнять различные действия – считывать данные с клавиатуры, выводить изображение на монитор, печатать на принтере и т. п.

Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему - тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора. Кристалл-пластинка обычно помещается в пластмассовый или керамический плоский корпус и соединяется золотыми проводками с металлическими штырьками, чтобы его можно было присоединить к материнской плате компьютера.

Для персональных компьютеров наиболее широко используются процессоры Intel, AMD и Motorola (для компьютеров Macintosh). Дополнительную информацию о них можно прочитать на сайтах производителей процессоров:

1. Intel - http://www.intel.com/
2. Motorola - http://www.motorola.com/

Оперативная память

Электронный компонент, позволяющий процессору хранить необходимые данные во время своей работы. Такая память называется ОЗУ – оперативное запоминающее устройство . Память содержит данные, пока к ней подводится питание. Когда компьютер выключен – все содержимое памяти стирается.

В случае если есть необходимость хранения данных при выключенном питании, существует другой вид памяти называемый ПЗУ – постоянное запоминающее устройство . Такая память, если в неё записать данные, будет хранить их независимо от того подаётся на неё питание или нет.

Существуют два типа ПЗУ. В одних данные можно менять многократно, они называются РПЗУ (репрограммируемое, постоянное запоминающее устройство), и непосредственно ПЗУ – в него данные записываются только один раз. Больше их изменить нельзя. Применяются такие ПЗУ там, где требуется высокая надёжность хранения одних и тех же данных.

Накопитель на жёстком диске

Имеет ещё одно устоявшееся название - «винчестер ». Устройство предназначено для записи и чтения различных пользовательских данных – программ, фотографий, видео, текстов и т. д., выпускается различной ёмкости – от нескольких гигабайт и до нескольких терабайт.

Для справки: старые винчестеры имели объём намного меньший – от нескольких мегабайт до 1 гигабайта.

Используется в системном блоке в качестве основного хранилища всех данных, так как имеет высокую скорость чтения-записи (намного выше, чем у устройств для работы с оптическими дисками и «флеш» - накопителями).

В отличие от принятой в информатике системе приставок кило, мега, гига, тера, обозначающих степени двойки (кило = 2 10 = 1 024, мега = 2 20 = 1 048 576, гига = 2 30 = 1 073 741 824, тера = 2 40 = 1 099 511 627 776 и т. д.), производителями при обозначении ёмкости жёстких дисков используются величины, кратные тысяче (кило = 10 3 = 1 000, мега = 10 6 = 1 000 000, гига = 10 9 = 1 000 000 000, тера = 10 12 = 1 000 000 000 000 и т. д.).

Например, реальная ёмкость жёсткого диска с маркировкой 200 Гб, составляет 186,2 Гб.

Кроме внутренних жёстких дисков имеются и внешние (переносные) жёсткие диски , которые можно переставлять с машины на машину, используя специальные боксы или переходники.

Внешние жёсткие диски имеют собственный корпус и источник питания, что экономит пространство внутри корпуса компьютера и уменьшает нагрузку на блок питания компьютера.

В зависимости от типов оптических дисков, с которых оно может работать, его называют: CD-ROM, DVD-ROM, BD-ROM, для работы с CD, DVD, BD-дисками соответственно.

CD-дисковод и CD-диски

CD-ROM - оптический диск для однократной записи и многократного считывания, постоянное запоминающее устройство на компакт-диске диаметром 5,25 дюйма.

Компакт-диск - наиболее распространённый носитель для тиражирования музыки. Представляет собой прозрачный полимерный диск диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм, на одну сторону которого напылён светоотражающий слой алюминия, защищённый от повреждений слоем прозрачного лака. Толщина напыления составляет несколько десятитысячных долей миллиметра.

Обычно компакт-диски вмещают до 650 мегабайт информации (или 74 минуты аудио). Есть предположение, что разработчики рассчитывали объем так, чтобы на диске полностью поместилась Девятая симфония Бетховена, длящаяся именно 74 минуты.
См. .

Скорость чтения/записи привода CD-ROM указывается кратной 150 Кбайт/с. Например, 52-скоростной привод CD-ROM обеспечивает максимальную скорость чтения (или записи) дисков, равную 52*150 = 7800 Кбайт/с (7,62 Мбайт/с).

Существуют два типа дисков, предназначенных для записи в записывающем накопителе: для однократной записи диски CD-R (Compact Disk Recordable) и для многократной записи диски CD-RW (Compact Disk Rewritable).

DVD-дисковод и DVD-диски

DVD-ROM - это оптический диск, одинакового с CD размера, но большей ёмкости (от 4,7 Гбайт).

DVD может иметь одну или две рабочие стороны и один или два рабочих слоя на каждой стороне. От их количества зависит вместимость диска:

• Однослойные односторонние (DVD-5) вмещают 4,7 гигабайта информации;
• Двухслойные односторонние (DVD-9) вмещают 8,7 гигабайта информации;
• Однослойные двусторонние (DVD-10) вмещают 9,4 гигабайта информации;
• Двухслойные двусторонние (DVD-17) вмещают 17,4 гигабайта информации.

Скорость чтения/записи DVD указывается кратной 1350 Кбайт/с, т. е. 16-скоростной привод обеспечивает чтение (или запись) дисков в 16x1350 = 21 600 Кбайт/с (21,09 Мбайт/с). Для работы с DVD-ROM нужно подключить к компьютеру накопитель (привод) DVD-ROM. Отметим, что привод DVD-ROM может читать и CD-диски.

Специальная плата, которая устанавливается в системный блок и позволяет осуществлять вывод изображений на монитор или современный LED или LCD телевизор.

От того, какой вычислительной мощности видеокарта установлена в системный блок зависят его графические свойства – разрешение изображения, количество воспроизводимых цветов, глубина цвета, скорость вывода картинки на экран, скорость обработки видеоизображений и ещё ряд дополнительных параметров.

Современные видеоадаптеры имеют память, которая позволяет не использовать ОЗУ компьютера для формирования изображения. Память видеоадаптеров называется видеопамятью. Кроме того, большинство видеоадаптеров оснащены собственными графическими сопроцессорами, необходимыми для обработки изображения. Такие адаптеры часто называются графическими ускорителями.

Этот компонент обеспечивает чтение различных современных носителей информации («флеш-карт»), с других цифровых устройств – смартфонов, фотоаппаратов, видеокамер и т. п.

Устарел, в новых моделях не устанавливается. Устройство для чтения носителей информации на магнитных дисках – дискетах . На сегодняшний день полностью вытеснено современными USB - «флешками» и «флеш-картами».

Дискета представляет собой полимерный диск размером 3,5 дюйма, с ферромагнитным покрытием, заключённый в пластмассовый корпус. Ёмкость дискеты 1,44 Мбайт . Как видно, это очень небольшой по объёму носитель информации. Используется для переноса данных с одного компьютера на другой и для создания резервных копий для документов небольшого объёма.

Устройство для чтения гибких магнитных дисков называют дисководом для флоппи-дисков (FDD) или приводом.

Дискеты - самые медленные устройства хранения информации на компьютере. Скорость обмена данными между дискетой и компьютером всего 250 Кбайт/с.

Название этого блока говорит само за себя – устройство обеспечивает питание всех компонентов, входящих в состав системного блока. Мощности этого блока должно хватать для нормальной работы всех составляющих, в противном случае он быстро выйдет из строя из-за перегрузки.

Из назначения основных компонентов видно, что именно системный блок обеспечивает вычислительные функции и управление внешними, периферийными устройствами – монитором, клавиатурой, мышью, принтером и прочее. Именно от его «вычислительной мощности» зависит быстродействие всего персонального компьютера в целом.

Представляет собой устройство для ввода информации в компьютер. Содержит набор букв и цифр соответствующий стандарту печатной машинки, а также дополнительные клавиши, служащие для управления курсором и выполняющие различные функции в зависимости от программного обеспечения (функциональные клавиши).

Расположение клавиш на клавиатуре имеет определённую стандартизованную раскладку (порядок следования), которая называется QWERTY . В последнее время всё больше распространение получают клавиатуры, имеющие дополнительные клавиши для управления мультимедийными функциями компьютера – звуком, видео, запуском проигрывателей, а также для быстрой навигации в интернете.

«Классическая» модель клавиатуры имеет 102 клавиши.

Кроме этого, на корпусе клавиатур все чаще стали появляться разъёмы для подключения USB накопителей , что весьма удобно. В этом случае не нужно тянуться к корпусу ПК для того, чтобы подключить «флешку».

Какую из современных клавиатур использовать – дело самого пользователя. Рекомендация здесь может быть только одна – вам должно быть удобно и комфортно «нажимать» на клавиши в процессе работы, чтобы кисти рук уставали, как можно меньше.

Подключается клавиатура к ПК либо проводным способом к специальному «клавиатурному» порту либо к универсальному порту USB . Существуют и «беспроводные модели», которые взаимодействую с компьютером при помощи BlueTooth-технологии, либо при помощи небольшого, идущего в комплекте с клавиатурой устройства, которое подключается к порту USB. В этом случае клавиатуру можно «отодвинуть» от персонального компьютера даже на несколько метров, так как все взаимодействие осуществляется на радиочастотах по эфиру.

Знаменитая на весь мир клавиатурная «раскладка» QWERTY появилась в своём окончательном виде в 1878 году благодаря тому, что она обеспечивает наибольшую производительность печати. Ранее, кнопки на печатающих устройствах располагались по алфавиту, что нередко приводило к ошибкам набора, которые при быстрой печати «замечались» оператором, только при возврате каретки.
См. .

Представляет собой устройство для управления графическим указателем (стрелкой) на экране в приложениях. При помощи этого манипулятора можно перемещать графические объекты, нажимать виртуальные кнопки, выполнять определённые действия. Основным достоинством «мышки» является возможность мгновенно попасть указателем в любую точку экрана.

Как правило, все современные модели этого устройства имеют несколько (две и больше) дополнительные кнопки, одна из которых, как правило, имитирует нажатие клавши Enter, а другая вызывает основное меню работы с операционной системой. Кроме этого, манипулятор снабжается дополнительными (1-2) «колесами прокрутки» для удобного, плавного перемещения изображения на экране.

Подключается это устройство либо проводным способом к портам PS/2 или USB, либо беспроводным способом, как и в случае с клавиатурой. Как правило, производители предлагают приобретать сразу полный комплект – клавиатура + мышь. Этот способ удобен тем, что в компьютер вставляется всего одно устройство беспроводной связи и занимается только один порт USB.

Дуглас Энгельбарт – изобретатель всем известного компьютерного устройства под названием мышь, первоначально в пояснениях рисовал указатель курсора вертикально! Но из-за маленького, на тот момент, разрешения мониторов нарисовать красиво выглядевший на экране указатель, было невозможно. Поэтому, указатель стали отображать на экранах с одной вертикальной гранью, а другой под углом в 45 градусов. Примечательно, что даже после появления устройств с высоким разрешением указатель мыши остался неизменным до сих пор.
См. .

Старое название этого устройства – дисплей . Одна из важных частей персонального компьютера. От технических возможностей монитора будет зависеть не только качество выводимого на экране изображения, но и комфортность работы за ним.

По своему конструктивному исполнению, все современные мониторы можно условно разделить на четыре типа:

Характеризуются эти устройства следующими параметрами:

• Размер экрана . Понятно, что чем больше размер видимой области, тем больший размер картинки на нём можно получить. Размер экрана указывается в дюймах и измеряется не его длина или ширина, а диагональ. При этом, следует иметь в виду, что мониторы выпускаются двух видов: с отношением сторон 4:3 и 16:9. Этот фактор необходимо учитывать при подборе, так как мониторы, имеющие одинаковые размеры диагоналей, но разные соотношение сторон воспринимаются пользователями визуально по-разному.
• Частота кадровой развёртки . Параметр, определяющий сколько раз в секунду, отображается на экране один и тот же кадр изображения. Чем выше частота кадровой развёртки, тем меньше будут уставать глаза при работе за таким монитором. Для комфортной работы этот показатель должен быть не меньше 70–75 кадров в секунду.
• Разрешение экрана (разрешающая способность). Определяется количеством точек («пикселей»), которое способен вывести монитор по горизонтали и вертикали. Первое число – количество выводимых точек по горизонтали, второе – по вертикали. Например, если на мониторе указано, что он обладает разрешением 1024х768 пикселей, то это говорит о том, что по горизонтали он способен выводить 1024 точки, а по вертикали – 768.

При выборе монитора необходимо иметь в виду, что чем выше разрешение экрана, тем качественнее и «чётче» выводимое изображение. На сегодняшний день для комфортной работы домашнего пользователя современного ПК вполне хватит монитора, имеющего 24-25 дюймовый экран с разрешающей способностью 1920х1080.

АППАРАТНЫЕ И ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ПКАппаратные средства ПК - устройства и
приборы, входящие в состав
персонального компьютера
(образующие его конфигурацию)
Программные средства (программное
обеспечение) ПК - совокупность
программ, обеспечивающих управление
аппаратными средствами и выполнение
задач по обработке информации

ОСНОВНЫЕ ДЕЙСТВИЯ ПК С ИНФОРМАЦИЕЙ

Ввод
Обработка
Хранение
Вывод

СХЕМА ПК

ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Бит - наименьшая единица измерения
величиной в один разряд, принимающее
значение 0 или 1
Байт - единица измерения в восемь
разрядов, предназначенная для
кодирования одного из 256 символов
01000101
Килобайт (Кб) = 1024 байт
Мегабайт (Мб) = 1024 Кб
Гигабайт (Гб) = 1024 Мб

Емкость устройств для хранения информации

Дискета
– 1,44 Мб
Компакт-диск
Винчестер
– 650 Мб
– 4-40 Гб

БАЗОВАЯ КОНФИГУРАЦИЯ ПК

Базовая конфигурация
оборудования ПК:
системный блок;
монитор;
клавиатура;
мышь

Центральный процессор
(микропроцессор) - основное
устройство, выполняющее все
вычисления. Celeron/500, PentiumII/600, Pentium-III/700

СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ СИСТЕМНОГО БЛОКА

Материнская (системная) плата:
Оперативная память быстродействующая память ПК,
хранящая информацию при
включенном питании. Выпускается
модулями, устанавливаемыми в
специальные разъемы.
Рекомендуемый объем 128 Мб

10. СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ СИСТЕМНОГО БЛОКА

Жесткий
диск (винчестер) основное устройство для
длительного хранения больших
массивов информации. Емкость 440 Гб
Дисковод (дискета). Размер 3,5 ",
емкость1,44 Мб

11. СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ СИСТЕМНОГО БЛОКА

Накопитель CD-ROM (Compact Disk
Read-Only Memory) - постоянное
запоминающее устройство для чтения
компакт-дисков. Емкость 650 Мб
СD-Writer – устройство для записи
информации на компакт-диск
Накопитель DVD (Digital Video Disk) –
работа с компакт-дисками высокой
емкости

12. СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ СИСТЕМНОГО БЛОКА

Видеокарта
(видеоадаптер) - плата,
выполняющая все операции,
связанные с управлением экраном
(монитором) компьютера
Звуковая карта - плата,
выполняющая операции по обработке
звука

13. ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА ПК

Клавиатура - основное устройство для
ввода текстовой информации
Раскладка клавиатуры - схема закрепления
символов национального алфавита за
конкретными клавишами

14. ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА ПК

Мышь
- указательное устройство,
используемое в графических
операционных системах
Основные действия:
– позиционирование;
– щелчок (левой или правой
кнопкой);
– двойной щелчок левой кнопкой

15. ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА ПК

Монитор
- устройство вывода и
визуального представления данных
Основные характеристики:
– размер по диагонали: 15,17, 19, 21
дюйм;
– частота развертки кадров: 75 Гц

16. ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА ПК

Принтер
- печатающее устройство для
вывода информации на бумажный
носитель
Сканер – фотоэлектронное устройство
для ввода графической информации

17. ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА ПК

Модем
- устройство, выполняющее
преобразование компьютерных данных в
звуковой аналоговый сигнал с целью
передачи по телефонной линии связи, а
также обратное преобразование

18. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ ПО НАЗНАЧЕНИЮ

Программное
обеспечение
Системные
программы
Операционные
системы
Прикладные
программы
Служебные
программы
(утилиты)
MS DOS
Обслуживание
дисков
MS Windows
Антивирусные
программы
Unix
...
Архиваторы
...
Инструментальные
средства
разработки
программ
Работа
с текстом
Pascal
Работа
с графикой
...
Си

19. ОСНОВНЫЕ ПРИКЛАДНЫЕ ПРОГРАММЫ

Работа
с текстовыми данными:
– текстовые процессоры. MS Word
– системы распознавания текстов
(после сканирования). FineReader
– системы автоматического перевода
с одного языка на другой,
электронные словари. Prompt
2000. Lingvo

20. ОСНОВНЫЕ ПРИКЛАДНЫЕ ПРОГРАММЫ

Работа с графическими данными
(компьютерная графика):
– системы создания двумерной графики.
Adobe Photoshop. CorelDraw
– системы создания трехмерной графики.
3D-Studio Max
– системы создания анимационных
изображений. Macromedia Flash

21. ОСНОВНЫЕ ПРИКЛАДНЫЕ ПРОГРАММЫ

Сопровождение
выступлений:
– системы подготовки презентаций.
MS PowerPoint
Обработка табличных данных:
– электронные таблицы. MS Excel
Работа с базами данных:
– системы управления базами
данных. MS Access

22. ОСНОВНЫЕ ПРИКЛАДНЫЕ ПРОГРАММЫ

Обработка
и анализ специальных
данных:
– системы статистической обработки
данных. Statistica. SPSS
– системы аналитических
преобразований и численных
расчетов. Mathematica
– ...

23. ОСНОВНЫЕ ПРИКЛАДНЫЕ ПРОГРАММЫ

Сетевые
технологии:
–электронная почта. MS Outlook
Express
–WWW. MS Internet Explorer

24. ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Операционная система - программа,
организующая выполнение всех других
программ и взаимодействие
пользователя с компьютером
Неграфические ОС - MS DOS
Графические ОС - MS Windows

25. УСТРОЙСТВА ПК. ИМЯ УСТРОЙСТВА

Клавиатура CON
Принтер PRN
Дисковое устройство A: B: (дискета)
C: D: (жесткий диск)
Е: (компакт-диск)
А: С:
D:

26. ФАЙЛ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Файл – совокупность данных,
имеющих свое имя и
рассматриваемых как единое целое
Характеристики файла:
– объем (в байтах);
– дата создания;
– время создания;
– атрибуты

27. СТРУКТУРА ИМЕНИ ФАЙЛА

имя.расширение
имя отражает смысл содержимого файла
Запрещенные символы
/\:?*“<>|
Отчет = отчет
расширение указывает на тип файла или
программу, с помощью которой создавался
файл
примеры расширений:
ppt – презентация, созданная в MS PowerPoint
doc - файл, создаваемый MS Word
bmp - графический файл
Имя файла: отчет.doc
лекция.ppt

28. ПАПКА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Папка (каталог, директорий) - место
хранения объектов (файлов и папок)
Характеристики папки:
– дата создания;
– время создания;
– атрибуты
Дерево папок - графическое
представление размещения объектов
на диске

29. ПРИМЕР. ДЕРЕВО ПАПОК ДИСКА D:

Users
Ivanov
my.txt
Petrov
letter.doc
my.txt
Program Files
WinZip
Wz32.dll
Winzip32.exe
Licence.txt
Winzip.hlp
D:\
Readme.txt

30. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Полный
путь к файлу последовательность папок,
разделенных символом \
Пример. Полный путь к файлу letter.doc:
D:\Users\Ivanov\
Полное имя файла - путь к файлу +
краткое имя файла
Пример. Полное имя файла letter.doc:
D:\Users\Ivanov\letter.doc

31. ПРАВИЛА ФОРМИРОВАНИЯ ФАЙЛОВОЙ СТРУКТУРЫ ДИСКА

в
любой папке могут содержаться
файлы и папки;
в одной и той же папке недопустимо
нахождение объектов с одинаковыми
именами;
в разных папках могут находиться
объекты с одинаковыми именами;
уровень вложенности папок не
ограничивается

32. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СОВРЕМЕННЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Многозадачность:
– возможность одновременной или
поочередной работы нескольких
приложений;
– возможность обмена данными между
приложениями;
– возможность совместного
использования ресурсов компьютера
несколькими приложениями

33. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СОВРЕМЕННЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Графический
интерфейс
Упрощенная установка и удаление
приложений
Наличие почти полного набора
системных программных средств
Упрощенная настройка и подключение
новых периферийных устройств

Рассмотрим устройство персонального компьютера.

Настольный персональный компьютер минимальной конфигурации состоит из системного блока, монитора и клавиатуры. К системному блоку могут присоединяться другие устройства: манипуляторы, принтеры, сканеры, внешний модем или факс-модем. Устройства, подключаемые к системному блоку, называются внешними устройствами. Каждое из устройств подключается к специальному разъему на задней стенке системного блока. Эти разъемы называются порты. Каждый из портов в системном блоке соединяется с микросхемой, обслуживающей данное устройство. Эта микросхема называется контроллером (например, контроллер клавиатуры или жесткого диска) или адаптером , например, видеоадаптер, обслуживающий монитор.

Рис. Принципиальная схема устройства системного блока персонального компьютера.

В корпусе системного блока размещены материнская плата с процессором и оперативной памятью, блок питания, винчестер, дисковод гибких дисков, дисковод CD-ROM или CD RW, видеокарта, звуковая и сетевая карты, контроллеры различных устройств.

Материнская или системная плата – главный компонент, к которому подключены все элементы компьютера. На материнских платах первого поколения устанавливались процессор, шина, чипсет, оперативная память, BIOS, контроллеры, вспомогательные микросхемы, а также предусматривались позиции (слоты) для дополнительных устройств. Сейчас наиболее распространены материнские платы, содержащие в себе только основные узлы, а все остальные необходимые, но отсутствующие элементы (видеоадаптер, звуковая карта, модем и другие устройства) располагаются на других платах. Они подключаются к системной плате через слоты шин.

Процессор (CPU – Central Processor Unit – центральное процессорное устройство) – это основная микросхема, которая представляет собой арифметико-логическое устройство, управляющее работой компьютера и обработкой данных. Он находится внутри системного блока и установлен на материнской плате.

Главная характеристика процессора - быстродействие . Оно определяется средним количеством арифметических и логических операций, производимых в секунду. Операции, производимые процессором, разделены на такты . Такт – это элементарная операция процессора. Каждая операция – сложение, вычитание, сдвиг и т.д., может быть представлена как последовательность элементарных операций. Количество тактов, выполняемых за 1 секунду, определяет тактовую частоту процессора . Чем она больше для данного типа процессора, тем быстрее работает процессор.

Кроме тактовой частоты на быстродействие влияет тип процессора. Первые процессоры фирмы Intel имели числовую маркировку: 8086, 80286,80386,80486. Начиная с 1995, процессоры фирмы Intel имеют названия Pentium Pro, Pentium II, Pentium III, Pentium IV. Используемые в современных ПК процессоры выпускаются также фирмами AMD и Cyrix (AMD аналогичны Cyrix). В каждом поколении процессоров одной фирмы операции выполняются с помощью все меньшего количества тактов, поэтому компьютеры, имеющие одну тактовую частоту, но принадлежащие к разным поколениям, будут иметь разное быстродействие: более поздняя реализация работает быстрее.

Кроме этого, на быстродействие процессора влияет размер его кэш-памяти. Кэш-память – это сверхоперативная память, доступ к которой осуществляется многократно быстрее, чем к оперативной памяти. Эта память служит для хранения наиболее часто используемых данных. Самая быстрая – это кэш-память первого уровня . Ее объем стандартен и составляет 32 Кбайт у Intel и до 64 Кбайт для AMD. Кэш-память второго уровня чуть менее быстрая, различается по объему от 128 Кбайт у Intel Celeron до 2 Мбайт у Intel Xeon и либо встраивается в кристалл процессора, либо устанавливается отдельно не материнской плате.

Связь между всеми собственными и подключаемыми устройствами материнской платы выполняют ее шины и логические устройства.

Шина, системная магистраль - микросхема, управляющая процессами ввода и вывода через внешние устройства.Так как процессор – очень высокопроизводительная микросхема, было бы нерационально заставить его управлять процессами ввода и вывода. Так как эти процессы выполняются куда менее производительными устройствами – жестким или гибким дисками, монитором и другими, при выполнении ввода и вывода процессор вынужден был бы простаивать в ожидании завершения операции. Поэтому процессор только дает команду на ввод или вывод, а далее процессом управляет шина. Она дает команду контроллеру или адаптеру соответствующего устройства и проводит поток данных. Внешние устройства подключаются к контроллеру через порт (см. ниже). Быстродействиешины характеризуется частотой шины . Оно существенно влияет на быстродействие всего компьютера. Существует также видеошина AGP - ускоренный графический порт, предназначенный для высокоскоростной передачи графических данных.

Чипсет (Chipset) - базовый набор микросхем, обеспечивающий обмен данными между устройствами. Главные части чипсета – это так называемые «мосты» - северный (North Bridge) и южный (South Bridge). Первый служит для связи процессора, оперативной памяти и (если есть) видеошины. Второй соединяет шину PCI с контроллерами внешних устройств.

Оперативная память (RAM – random access memory). Служит для хранения оперативной информации – программ и данных. Устанавливается на материнской плате. Основные характеристики – время доступа (измеряется в наносекундах), объем (измеряется в мега- или гигабайтах), и пропускная способность (измеряется в мегабайтах в секунду).

Виды оперативной памяти:

SRAM – статическая оперативная память используется, главным образом, в качестве кэш-памяти в силу высокой производительности.

DRAM – динамическая оперативная память используется в качестве оперативной памяти. Современные модификации: SDRAM , EDO DRAM , RDRAM , RDRAM . Подробнее о различных видах памяти читайте в специализированной литературе.

Дисководы являются накопителями – устройствами, предназначенными для долговременного хранения информации. К дисководам относятся НГМД – накопитель на гибких магнитных дисках или FDD , винчестер – накопитель на жестком диске или HDD , а также привод CD-ROM , CD-R или CD-RW .

Винчестер - накопитель на жестком магнитном диске, предназначенный для долговременного хранения информации, необходимой пользователю для повседневной работы. На жестком диске хранятся все необходимые пользователю программы и архивы, которые могут понадобиться в ближайшее время.

Основные характеристики жесткого диска:

Емкость - о бъем информации, которую можно разместить на диске.

Скорость чтения и передачи данных - скорость чтения последовательных данных с диска.

Среднее время поиска, доступа к данным - время, необходимое для поиска указанного адреса на диске.

Скорость вращения диска. Малая скорость увеличивает время доступа к данным.

Размер кэш-памяти. Как и у процессора, у жесткого диска имеется кэш-память. Эта память играет роль буфера при работе с диском. Наиболее часто используемые области диска дублируются в кэш-памяти, поэтому доступ к ним ускоряется.

Рассмотрим устройства для работы с компакт-дисками.

CD-ROM служит для чтения компакт-дисков. Стандартный размер компакт-диска составляет около 650 Мбайт. Основная характеристика – скорость чтения (скорость вращения) определяет, во сколько раз скорость чтения и вращения больше, чем скорость вращения стандартного аудиодиска, считываемого со скоростью 150 Кбайт/сек. Поэтому маркировка 32х означает, что скорость считывания информации равна 4800 Кбайт/сек.

CD-R - д исковод, с помощью которого можно наносить постоянную информацию на одноразовые «болванки». Скорость записи у них отличается от скорости чтения и тоже выражается в кратных единицах.

CD-RW - дисковод, которым можно записывать как CD-R, так и CD-RW- диски с возможностью перезаписи. Принцип действия у них существенно отличается от CD-R . Эти дисководы имеют тройную маркировку, например, 24х10х40, где первое число – скорость записи CD-R, второе – скорость записи CD-RW, а третья – скорость чтения дисков.

Видеосистема - это монитор и видеокарта.

Монитор - это экран для отображения информации, главное устройство вывода. Виды мониторов: электронно-лучевой – на основе электронно-лучевой трубки, жидкокристаллический – на основе жидкокристаллических элементов, и плазменный – в нем изображение формирует плазма.

Характеристики мониторов:

§ Размер экрана . Измеряется в дюймах (1 дюйм »2,5 см) по диагонали. Минимальный рабочий размер – 14’’ (14 дюймов), но в настоящее время стандартным является размер 17’’.

§ Разрешение – это количество пикселей, размещающееся на экране по горизонтали и вертикали. Единицей графической информации на экране является 1 пиксель (pixel). Стандартные режимы разрешения 640х480, 800х600,1024х864 и так далее. Чем больше разрешение, тем меньше размер зерна на экране, тем четче графическое изображение. У современных мониторов стандартный размер зерна около 0,25 мм.

§ Частота развертки – это количество обновлений изображения в секунду, характеристика для электронно-лучевых дисплеев. Чем ниже частота развертки, тем больше заметны эти обновления. Частота развертки настраивается, ее можно увеличить или уменьшить. Характеристикой монитора является максимальная частота развертки – предел возможности монитора. Нормально работать можно с монитором, имеющем максимальную частоту развертки 85 Гц.

Видеокарта (видеоадаптер) – это плата, формирующая изображение и передающая его на монитор. Основные элементы видеоадаптера – ядро SVGA, 2-D ускоритель, 3-D ускоритель, видеопамять, набор интерфейсов и др. Ускорители служат для быстрой обработки и вывода, соответственно, двухмерной (2- D, 2-dimension) и трехмерной (3- D, 3-dimension) графики.

Клавиатура - стандартное устройство ручного ввода информации. Современные клавиатуры имеют 104-105 клавиш. Клавиши делятся на четыре группы: алфавитно-цифровые, функциональные, служебные и дополнительные. Поскольку без знания клавиатуры работа на компьютере совершенно невозможна, рассмотрим назначение клавиш более подробно.

Алфавитно-цифровые клавиши предназначены для ввода информации и команд, набираемых буквами. Каждая клавиша имеет верхний и нижний регистры, вследствие чего может использоваться для ввода нескольких различных символов. Переключение между нижним и верхним регистрами может быть фиксированное, осуществляется нажатием клавиши , или нефиксированное, осуществляется нажатием и удержанием при вводе символа клавиши . Функциональные клавиши от F1 до F12 выполняют различные функции, назначение которых в каждой конкретной программе разное. Только клавиша F1 почти всегда выполняет одну и ту же функцию - вызывает справочную систему.

Служебные клавиши располагаются слева и справа от алфавитно-цифровой клавиатуры и для удобства использования сдублированы. Познакомимся с их назначением:

самая важная клавиша – это , только после ее нажатия начинает выполняться набранная команда, а при вводе данных - они пересылаются в память;

клавиши не имеют самостоятельного значения и используются в сочетании с другими клавишами при формировании различных команд;

отменяет последнюю введенную команду;

служит для ввода позиций табуляции при наборе текста;

однократное нажатие клавиши стирает последний введенный с клавиатуры символ или символ слева от курсора, а клавиши - удаляет символ справа от курсора;

клавиши , и Выполняют различные функции в зависимости от действующей операционной системы, например, Выводит на принтер копию экрана в операционной системе MS-DOS, а в Windows сохраняет ее в буфере обмена;

Приостанавливает/прерывает текущий процесс;

справа от алфавитно-цифровой клавиатуры расположены клавиши управления перемещением курсора – это клавиши со стрелками, а также клавиши , , и ;

клавиши /Переводят курсор на одну страницу вверх/вниз, а / - в начало или конец текущей строки соответственно;

почти всегда переключает режим вставки/замены, но в некоторых программах может выполнять и другую функцию; включает режим ввода заглавных букв клавиатуры, о чем свидетельствует одноименный световой индикатор в правом верхнем углу клавиатуры;

клавиша предназначена для переключения дополнительной клавиатуры в режим ввода цифр;

цифровые клавиши дополнительной клавиатуры кроме своего основного назначения могут использоваться также для ввода символов отсутствующих на клавиатуре, но расширенный код ASCII которых известен. Например, если при нажатой клавише набрать код 0167, на экране появится символ §.

Мышь – манипулятор, представляющий собой плоскую коробочку с кнопками, перемещение которой по плоской поверхности синхронизировано с перемещением указателя мыши на экране монитора. Перемещения мыши и щелчки ее кнопок по объектам и элементам управления являются событиями для специальной системной программы – драйвера мыши, котораяанализирует эти события и, преобразовав их в данные, передает в программу, с которой в данный момент работает пользователь. Программа определяет соответствующую команду и выполняет ее. Взаимодействие монитора и мыши обеспечивает графический интерфейс . Для начала работы мыши после ее подключения требуется загрузка специальной системной программы – драйвера мыши , если он не установлен при загрузке операционной системы.

Программное обеспечение ПК.

Основная мощь современных вычислительных систем заключена в аппаратном обеспечении, но без программного обеспечения она не реализуется. Если Вы купили все аппаратные средства, но не установили никакого программного обеспечения, то толку от такого ПК меньше даже, чем от телевизора. Считать это «железо» компьютером невозможно. К счастью, теперь такого не бывает. Уже при покупке вам установят базовое программное обеспечение, а по вашему желанию и кое-что еще. Что же такое программное обеспечение?

По функциональному признаку программные средства можно разделить на базовое (системное ) программное обеспечение и прикладное .

Базовое (системное) программное обеспечение является неотъемлемой частью ПК также как аппаратное обеспечение. Без его наличия ПК работать вообще не может. В состав базового программного обеспечения входят:

§ Операционные системы;

§ Сервисные программы;