Ответы к коллоквиуму по информатике

Ответы к коллоквиуму по информатике

1. Основные определения и понятия информатики:

Информация; алфавит: буквы-слова,Системой счисления называют совокупность приемов и правил наименования и обозначения чисел, с помощью которых можно установить взаимно однозначное соответствие между любым числом и его представлением в виде совокупности конечного числа символов. Кодирование – процесс представления информации из букв одного алфавита буквами другого. Декодирование – процесс обратный кодированию.

1. Виды и свойства информации

Информация – это продукт взаимодействия данных и адекватных им методов.

Свойства: объективность и субъективность; полнота; достоверность; адекватность (соответствие реальному); актуальность.

1. Позиционные системы счисления

Система счисления, в которой величина цифры определяется ее местоположением (позицией), называется позиционной. В позиционной системе счисления значение цифры зависит от ее места (позиции) в последовательности цифр, изображающих число. Место для цифры в числе называется разрядом, а количество цифр в числе называется разрядностью числа.

1. Кодирование данных двоичным кодом

В двоичной системе счисления используются два символа: 0 и 1, основание системы равно 2.

Для перевода шестнадцатеричного числа в двоичную систему счисления каждый символ исходного числа заменяется соответствующим четырехразрядным двоичным числом (см. таблицу). В полученном дво­ичном числе удаляются незначащие нули (крайние слева в целой части и крайние справа — в дробной).

Для перевода целого десятичного числа в двоичную систему счисления необходимо делить это число, а затем получаемые частные на 2 до тех пор, пока ча­стное не станет равным 1. Последнее частное и ос­татки записывают в порядке, обратном их получению.

1. Использование шестнадцатеричной системы счисления

В шестнадцатеричной системе счисления — 16 символов: цифры от 0 до 9 и первые шесть букв латинского алфавита (от A до F). Шестнадцатеричная система счисления просто соотносится с двоичной системой: одна шестнадцатеричная цифра соответствует четырем двоичным разрядам. Для перевода шестнадцатеричного числа в двоичную систему счисления каждый символ исходного числа заменяется соответствующим четырехразрядным двоичным числом (см. таблицу). В полученном дво­ичном числе удаляются незначащие нули (крайние слева в целой части и крайние справа — в дробной).

1. Представление числовой информации: логические коды, числа с фиксированной запятой

Логические коды могут размещаться в отдельных байтах или отдельных словах. Используются все разряды: для байта от 0 до 7, для слова от 0 до 15. Логическими кодами могут быть представлены символьные величины, числа без знака и битовые величины. Символьные величины задаются в ходе ASCII, каждый символ занимает 1 байт. Числа без знака имеют диапазон представления от 0008 до 3778 , для байта – от 0008 до 1777778. Битовые величины задают значения знака отдельных разрядов байта или слов.

Числа с фиксированной запятой могут занимать байт или слово. Знак числа содержится в 15 разряде, если число представляется в слове. Диапазон чисел с фиксированной запятой: для байта: -12810 – +12710, для слова: -3276810 – +3276710. Для выполнения операции с числами представленными с фиксированной запятой они маштабируются таким образом, чтобы каждое число лежало в интервале от -1 до 1, при этом необходимо следить за тем, чтобы  результат не получился больше, чем 2k-1, где k – число разрядов, отведенных для представления компу. При вычитании может получиться так, что разность станет числом меньшим, чем представляется машине и результат исчезнет.   

Булева алгебра оперирует с логическими переменными, которые могут принимать только два значения: истина или ложь, обозначаемые соответственно 1 и 0.

1. Представление чисел в формате с плавающей запятой

Любое вещественное число x представляемое в системе счисления с основанием N можно записать в виде: х = +-m*N+-p, где m – мантисса, если модуль m < 1, то слева, р – хар-ка или порядок числа.

При выполнении арифметических операций с числами с прав. запятой, надо отдельно выполнить их для порядков и мантисс. После выполнения операций необходимо провести нормализацию результатов, что приводит к изменению порядков. Так как каждый сдвиг на один разряд влево соответствует уменьшению порядка на единицу, а сдвиг вправо – увеличению его на 1. Введение термина плавающая запятая объясняется тем, что двоичный порядок, определяющий фактическое положение запятой корректируется после выполнения каждой арифметической операции т.е. запятая в изображении числа плавает по мере изменения его велечины.

1. Представление в компьютере отрицательных чисел

Левый разряд знаковый и представляет информацию только о знакечисла: 1 – отрицательное -, 0 – положительное +.

1. Кодирование текстовых данных

Если каждому символу сопоставить определенное целое число, то с помощью двоичного кода, можно кодировать и текстовую информацию. Для США: ASCII – 2 две таблицы – базовая (от 0 до 127 – управляющие коды до 32) и расширенная (от 128 до 255); в СССР – КОИ-7 (как второстепенная кодировки США от 128 – 255); Цштвщцы-1251 – получила широкое распространение у нас. В MS DOS – кодировки ГОСТ и ГОСТ-альтернативная.  Так же существует универсальная система копирования данных – UNICODE. Она основана на 16-разрядном кодировании , для 65536 различных символов. 

1. Кодирование графических данных

Черно-белое изображение состоит из мельчайших точек – растров. Поскольку линейные координаты и индивидуальные свойства каждой точки(яркость) можно выразить с помощью целых чисел, то можно сказать, что растровое кодирование позволяет использовать двоичный код для представления графических изображений. Общепринятым считается представление черно-белых иллюстраций в виде комбинации точек с 256 градациями серого цвета, и, таким образом, для кодирования яркости любой точки обычно достаточно восьмиразрядного двоичного числа. Для кодирования цветных изображений применяется принцип декомпозиции произвольного цвета на основные составляющие. Три основных цвета при смешении которых можно получить все цвета: красный(R), зеленый(G), синий(B) – система RGB. На кодирование одной точки нужно затратить 24 разряда. При этом система обеспечивает однозначное определение 16,5 млн различных цветов. Этот режим называется полноцветным – True Color. Для любого из основных цветов дополнительным будет смесь пары остальных цветов: голубой (cyan), пурпурный(magenta), желтый(Yellow). Кодирование 16-разрядными двоичными числами – High Color. С помощью 8 бит – индексный метод кодирования.     

1. Кодирование звуковой информации

Метод FM (Frequency Modulation) основан на том, что теоретически любой сложный звук можно разложить на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду и может быть описан кодом. Их представление в виде дискретных формул выполняется аналого-цифровыми преобразователями, обратное преобразование из чисел в звук – цифро-аналоговые преобразователи. Качество при этом не очень хорошее. Метод таблично-волнового синтеза основан на том, что где-то в заранее подготовленных таблицах хранятся образцы звуков для различных инструментов – сэмплы.

1. Принципы фон Неймана

1. Принципы работы компьютеров

1. Обзор базовой аппаратной конфигурации ПК

Базовая аппаратная конфигурация – это типовой комплект аппаратуры. В таком комплекте компьютер обычно поставляется. Конфигурацию (состав оборудования) можно гибко изменять по мере необходимости, понятие базовой конфигурации может меняться. В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают 4 устройства:

• системный блок
• монитор
• клавиатура
• манипулятор (обычно мышь)

1. Принципы открытой архитектуры

Архитектура ЭВМ – это совокупность общих принципов организации аппратно-программных средств и их характеристик, определяющих их функциональные возможности ЭВМ при решении соответствующих классу задач. Архитектуру следует отличать от структуры. Структура определяет конкретный состав вычислит. средства  на некотором уровне детализации.

Принципы откр-й архитектуры: На основной эл. плате размещены только те блоки, которые осуществляют обработку информации. При открытой архитектуре пользователи получили возможность самостоятельно комплектовать свой компьтер различными устройствами, а фирмы, производить отдельно различные устройства для компьютеров, т.е. разъемы стали одинаковыми.

1. Состав вычислительной системы

1. Типы программного обеспечения

Состав программного обеспечения – программная конфигурация. Между программами существует взаимосвязь. Многие программы опираются на другие программы более низкого уровня, т.е. можно говорить о межпрограммном интерфейсе. На практике он обеспечивается распределение программных обеспечения на несколько взаимосвязанных между собой уровнях. Уровни программного обеспечения представляют собой пирамидообразную конструкцию, каждый следующий уровень отличается по программного обеспечения предыдущих уровней.  Прикладное – служебное – системное – базовое. Базовое отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами

1. Классификация прикладных программных средств

1. Классификация компьютеров

1)по назначению: большие ЭВМ(main frame), мини-ЭВМ, микро-ЭВМ, персон. Компьютер, 2)по уровню специализации: универсальные, специализированные, 3) по типам размера: настольная ЭВМ, портативная, карманная, 4) по совместимости: аппаратная, на уровне ОС, программная, на уровне данных, по типу используемого процессора.  

1. Основные комплектующие системного блока: материнская плата, оперативная память

Материнская плата. Эта системная плата является основной в системном блоке. Она содержит компоненты, определяющие архитектуру компьютера:

• центральный процессор – основная микросхема, выполняющая большинство логических и математических операций.
• Микропроцессорный комплект (чипсет) – набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы.
• Шины – наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами
• ОС
• ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) – микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен.
• Разъемы для подключения доп. устройств (слоты). 

Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory — память с произвольным доступом) — это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.

Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда машина выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой — это означает, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.

Объем ОЗУ обычно составляет 64 – 512 Мбайта, для эффективной работы современного программного обеспечения желательно иметь не менее 256 Мбайт ОЗУ. Обычно ОЗУ исполняется из интегральных микросхем памяти DRAM (Dynamic RAM — динамическое ОЗУ). Микросхемы DRAM работают медленнее, чем другие разновидности памяти, но стоят дешевле.

Каждый информационный бит в DRAM запоминается в виде электрического заряда крохотного конденсатора, образованного в структуре полупроводникового кристалла. Из-за токов утечки такие конденсаторы быстро разряжаются, и их периодически (примерно каждые 2 миллисекунды) подзаряжают специальные устройства. Этот процесс называется регенерацией памяти (Refresh Memory).

Современные микросхемы имеют ёмкость 1-16 Мбит и более. Они устанавливаются в корпуса и собираются в модули памяти.

В модуле SIMM элементы памяти собраны на маленькой печатной плате длиной около 10 см. Ёмкость таких модулей неодинаковая — 256 Кбайт, 1, 2, 4, 8, 16, 32 и 64 Мбайта. Различные модули SIMM могут иметь разное число микросхем — девять, три или одну, и разное число контактов — 30 или 72. Время доступа к данным составляет 50 – 70 наносекунд.

Для современных процессоров актуальны два типа: DDR SDRAM PC2100/PC2700 и DRDRAM PC800/PC1066 (и новые типы памяти DDR400, DDR II или RDRAM PC4200). Скорость доступа 5-7 нс. Модуль наиболее скоростной памяти DDR333 (PC2700) показан на рисунке.

Память DRDRAM (Direct Rambus) — еще один тип современной высокоскоростной памяти, является сейчас наиболее производительной и соответственно наиболее дорогой. Однако ее преимущество перед DDR SDRAM PC2700 не столь существенно.

1. Основные комплектующие системного блока: процессор

Центральный процессор (CPU, от англ. Central Processing Unit) — это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера.  Центральный процессор в общем случае содержит в себе: арифметико-логическое устройство; шины данных и шины адресов; регистры памяти ; счетчики команд; кэш ; математический сопроцессор чисел с плавающей точкой. Современные процессоры выполняются в виде микропроцессоров. 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 системной плате компьютера. В вычислительной системе может быть несколько параллельно работающих процессоров; такие системы называются многопроцессорными.

1. Шинные интерфейсы материнской платы

ISA – Industry Standard Architecture. Позволила связать все устройства системного блока между собой, обеспечила простое подключение новых устройств через стандартные разъемы (слоты). Пропускная способность низкая, но эта шина продолжает использоваться в компьютерах для подключения сравнительно "медленных" внешних устройств, напр. звуковых карт и модемов.

PCI -Peripheral Component Interconnect – стандарт подключения внешних компонентов – был введен в ПК, выполненных на базе процессоров Intel Pentium. Интерфейс локальной шины, связывающей процессор с ОП, в которую врезаны разъемы для подключения внешних устройств. Поддерживает режим plug-and-play, в результате которого устройство автоматически получает номер используемого прерывания, адрес порта подключения и номер канала прямого доступа к памяти.

FSB. Шина PCI сегодня используется только как шина для подключения ВУ, а для связи процессора и памяти, начиная с процессора Intel Pentium Pro, используется специальная шина, получившая название Front Side Bus. Эта шина работает на очень высокой частоте 100-125 МГц. В настоящее время внедряются материнские платы с частотой шины 133 МГц и выше. Пропускная способность шины при частоте 100 МГц составляет порядка 800 Мбайт/с.

AGP. Видеоадаптер – устройство, требующее особенно высокой скорости передачи данных. Видеоадаптер всегда был первым устройством, врезаемым в новую шину. Для них разработана отдельная шина, получившая название AGP( Advanced Graphic Port – усовершенствованный графический порт). Частота этой шины соответствует частоте шины PCI(33 МГц или 66 МГц), но она имеет более высокую пропускную способность.

USB (Universal Serial Bus -универсальная последовательная магистраль). Этот стандарт определяет способ взаимодействия компьютера с периферийным оборудованием. Он позволяет подключать до 256 различных устройств, имеющих последовательный интерфейс. Производительность шины относительно невелика, но для таких устройств, как клавиатура, мышь, модем, джойстик и т.п., этого достаточно. Она практически исключает конфликты между различным оборудованием, позволяет подключать и отключать устройства в "горячем режиме" (не выключая компьютер) и позволяет объединять несколько компьютеров в простейшую локальную сеть без применения специального оборудования и программного обеспечения.

1. Энергонезависимая память CMOS

процессе инициализации и тестирования оборудования BIOS сравнивает данные системной конфигурации с информацией, хранящейся в CMOS — специальной энергозависимой памяти, расположенной на системной плате. Хранение данных в чипе CMOS поддерживается специальной батарейкой, и информация обновляется всякий раз при изменении каких-либо настроек BIOS. Таким образом, именно эта память хранит последние сведения о системных компонентах, текущую дату и время, а также, возможно, пароль, установленный на вход в BIOS или загрузку операционной системы. При выходе из строя, повреждении или удалении батарейки все данные в CMOS-памяти обнуляются.

1. Жесткий диск

Жесткий диск (англ. HDD — Hard Disk Drive) — это основное запоминающее устройство большой ёмкости для хранения больших объемов данных и программ.

Носителями информации являются круглые алюминиевые пластины — платтеры, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала.

Рабочие поверхности платтеров разделены на кольцевые концентрические дорожки, а дорожки — на секторы. Сектор хранит минимальную порцию информации, которая может быть записана на диск или считана. Ёмкость сектора постоянна и составляет 512 байтов.

Головки считывания-записи вместе с их несущей конструкцией и дисками заключены в герметически закрытый корпус, называемый модулем данных. При установке модуля данных на дисковод он автоматически соединяется с системой, подкачивающей очищенный охлажденный воздух.

Поверхность платтера имеет магнитное покрытие толщиной всего лишь в 1,1 мкм, а также слой смазки для предохранения головки от повреждения при опускании и подъёме на ходу. При вращении платтера над ним образуется воздушный слой, который обеспечивает воздушную подушку для зависания головки на высоте 0,5 мкм над поверхностью диска.

Основными параметрами являются:

• ёмкость: от сотен Мегабайт до десятков Гбайт
• скорость вращения шпинделя у современных моделей достигает 7200 об/ мин
• среднее время доступа-это скорость поиска данных, порядка 7-8мкс, у лучших – 5-6 мкс
• максимальная скорость передачи данных внутренняя до 30 Мбайт/с, внешняя зависит от типа интерфейса: от 50 Мбайт/с IEEE 1394, от 80 Мбайт/с для SCSI.

Винчестер связан с процессором через контроллер жесткого диска.

Все современные накопители снабжаются встроенным кэшем- внутренней памятью- (64 Кбайт и более), который существенно повышает их производительность.

1. Дисковод гибких дисков

Гибкий диск, дискета (англ. floppy disk) — устройство для хранения небольших объёмов информации, представляющее собой гибкий пластиковый диск в защитной оболочке. Используется для переноса данных с одного компьютера на другой и для распространения программного обеспечения.

Дискета состоит из круглой полимерной подложки, покрытой с обеих сторон магнитным окислом и помещенной в пластиковую упаковку, на внутреннюю поверхность которой нанесено очищающее покрытие. В упаковке сделаны с двух сторон радиальные прорези, через которые головки считывания/записи накопителя получают доступ к диску.

Способ записи двоичной информации на магнитной среде называется магнитным кодированием. Он заключается в том, что магнитные домены в среде выстраиваются вдоль дорожек в направлении приложенного магнитного поля своими северными и южными полюсами. Обычно устанавливается однозначное соответствие между двоичной информацией и ориентацией магнитных доменов.

На дискете можно хранить от 360 Килобайт до 2,88 Мегабайт информации.

В настоящее время наибольшее распространение получили дискеты со следующими характеристиками: диаметр 3,5 дюйма (89 мм), ёмкость 1,44 Мбайт, число дорожек 80, количество секторов на дорожках 18.

Дискета устанавливается в накопитель на гибких магнитных дисках (англ. floppy-disk drive), автоматически в нем фиксируется, после чего механизм накопителя раскручивается до частоты вращения 360 об/мин. В накопителе вращается сама дискета, магнитные головки остаются неподвижными. Дискета вращается только при обращении к ней.

Накопитель связан с процессором через контроллер гибких дисков.

1. Дисковод компакт-дисков (CD ROM, CD RW)

CD-ROM состоит из прозрачной полимерной основы диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм. Одна сторона покрыта тонким алюминиевым слоем, защищенным от повреждений слоем лака. Двоичная информация представляется последовательным чередованием углублений (pits — ямки) и основного слоя (land — земля). Участки CD, на которых записаны символы "0" и "1", отличаются коэффициентом отражения лазерного луча, посылаемого накопителем CD-ROM. Эти отличия улавливаются фотоэлементом, и общий сигнал преобразуется в соответствующую последовательность нулей и единиц.

На одном дюйме (2,54 см) по радиусу диска размещается 16 тысяч дорожек с информацией. Для сравнения — на дюйме по радиусу дискеты всего лишь 96 дорожек. Ёмкость CD до 780 Мбайт. Считывание информации с CD происходит с высокой скоростью, сравнимой со скоростью работы винчестера.

В отличие от магнитных дисков, компакт-диски имеют не множество кольцевых дорожек, а одну — спиральную, как у грампластинок. В связи с этим, угловая скорость вращения диска не постоянна. Она линейно уменьшается в процессе продвижения читающей магнитной головки к центру диска.

Для работы с CD нужно подключить к компьютеру накопитель CD-ROM (CD-ROM Drive).

CD-ROM. Дисковод с возможностью чтения дисков.
CD-R. Дисковод с возможностью однократной записи информации на специальный диск. Запись на диски CD-R осуществляется благодаря наличию на них особого светочувствительного слоя, выгорающего под воздействием высокотемпературного лазерного луча, подобно фотографии.
CD-RW. В дисках CD-RW также имеются поглощающие и отражающие свет участки. Но это не бугорки и ямки, как в дисководах CD-ROM и CD-R. Диск CD-RW представляет из себя как бы слоеный пирог, где на металлической основе покоится активный, рабочий слой. Он состоит из специального материала, который под воздействием лазерного луча изменяет свое состояние. Находясь в кристаллическом состоянии, одни участки слоя рассеивают свет, а другие – аморфные- пропускают его через себя, на отражающую металлическую подложку. Благодаря такой технологии на диск можно записывать информацию, а не только читать ее. Этот дисковод легко управляется не только с дисками своего формата, но и с дисками предыдущих поколений – CD-ROM и CD-R. Но перезаписываемые диски CD-RW могут читать не все дисководы CD-ROM (только модели, выпущенные после 1998 г.)

DVD-R, DVD-RW. Эти диски имеют тот же размер, что и обычные CD, но вмещают 4,7 Гбайт данных, благодаря другому способу записи.. В скором времени ёмкость дисков DVD возрастет до 17 Гбайт. На таких дисках выпускаются полноэкранные видеофильмы отличного качества, программы-тренажёры, мультимедийные игры и многое другое.

1. Видеокарта, звуковая карта

Видеоадаптер — это электронная плата, которая обрабатывает видеоданные (текст и графику) и управляет работой дисплея. Содержит видеопамять, регистры ввода вывода и модуль BIOS. Посылает на дисплей сигналы управления яркостью лучей и сигналы развертки изображения.

Наиболее распространенный видеоадаптер на сегодняшний день — адаптер SVGA (Super Video Graphics Array — супервидеографический массив), который может отображать на экране дисплея 1280х1024 пикселей при 256 цветах и 1024х768 пикселей при 16 миллионах цветов.

С увеличением числа приложений, использующих сложную графику и видео, наряду с традиционными видеоадаптерами широко используются разнообразные устройства компьютерной обработки видеосигналов:

·Графические акселераторы (ускорители) специализированные графические сопроцессоры, увеличивающие эффективность видеосистемы. Их применение освобождает центральный процессор от большого объёма операций с видеоданными, так как акселераторы самостоятельно вычисляют, какие пиксели отображать на экране и каковы их цвета.

Фрейм-грабберы, которые позволяют отображать на экране компьютера видеосигнал от видеомагнитофона, камеры, лазерного проигрывателя и т. п., с тем, чтобы захватить нужный кадр в память и впоследствии сохранить его в виде файла.

TV-тюнеры — видеоплаты, превращающие компьютер в телевизор. TV-тюнер позволяет выбрать любую нужную телевизионную программу и отображать ее на экране в масштабируемом окне. Таким образом можно следить за ходом передачи, не прекращая работу.

Звуковая карта (аудиоадаптер)

Аудиоадаптер (Sound Blaster или звуковая плата) это специальная электронная плата, которая позволяет записывать звук, воспроизводить его и создавать программными средствами с помощью микрофона, наушников, динамиков, встроенного синтезатора и другого оборудования.

Аудиоадаптер содержит в себе два преобразователя информации:

• аналого-цифровой, который преобразует непрерывные (то есть, аналоговые) звуковые сигналы (речь, музыку, шум) в цифровой двоичный код и записывает его на магнитный носитель;
• цифро-аналоговый, выполняющий обратное преобразование сохранённого в цифровом виде звука в аналоговый сигнал, который затем воспроизводится с помощью акустической системы, синтезатора звука или наушников.

Профессиональные звуковые платы позволяют выполнять сложную обработку звука, обеспечивают стереозвучание, имеют собственное ПЗУ с хранящимися в нём сотнями тембров звучаний различных музыкальных инструментов.

Звуковые файлы обычно имеют очень большие размеры. Так, трёхминутный звуковой файл со стереозвучанием занимает примерно 30 Мбайт памяти. Поэтому платы Sound Blaster, помимо своих основных функций, обеспечивают автоматическое сжатие файлов.

1. Периферийные устройства персонального компьютера: клавиатура, манипуляторы

Джойстик — обычно это стержень-ручка, отклонение которой от вертикального положения приводит к передвижению курсора в соответствующем направлении по экрану монитора. Часто применяется в компьютерных играх. В некоторых моделях в джойстик монтируется датчик давления. В этом случае, чем сильнее пользователь нажимает на ручку, тем быстрее движется курсор по экрану дисплея.

Трекбол — небольшая коробка с шариком, встроенным в верхнюю часть корпуса. Пользователь рукой вращает шарик и перемещает, соответственно, курсор. В отличие от мыши, трекбол не требует свободного пространства около компьютера, его можно встроить в корпус машины.

Дигитайзер — устройство для преобразования готовых изображений (чертежей, карт) в цифровую форму. Представляет собой плоскую панель — планшет, располагаемую на столе, и специальный инструмент — перо, с помощью которого указывается позиция на планшете. При перемещении пера по планшету фиксируются его координаты в близко расположенных точках, которые затем преобразуются в компьютере в требуемые единицы измерения.

Манипуляторы (мышь, джойстик и др.) — это специальные устройства, которые используются для управления курсором.

Мышь имеет вид небольшой коробки, полностью умещающейся на ладони. Мышь связана с компьютером кабелем через специальный блок — адаптер, и её движения преобразуются в соответствующие перемещения курсора по экрану дисплея. В верхней части устройства расположены управляющие кнопки (обычно их три), позволяющие задавать начало и конец движения, осуществлять выбор меню и т.п.

Мышь не является стандартным органом управления, и ПК не имеет для нее выделенного порта. В первый момент после включения компьютера мышь не работает. Она нуждается в поддержке специальной системной программы – драйвера мыши. Драйвер устанавливается либо при первом подключении мыши, либо при установке операционной системы компьютера.

Клавиатура- клавишное устройство управления ПК.

Наиболее распространена сегодня 101-клавишная клавиатура c раскладкой клавиш QWERTY (читается “кверти”), названная так по клавишам, расположенным в верхнем левом ряду алфавитно-цифровой части клавиатуры:

Такая клавиатура имеет 12 функциональных клавиш, расположенных вдоль верхнего края. Нажатие функциональной клавиши приводит к посылке в компьютер не одного символа, а целой совокупности символов.

Работу клавиатуры поддерживают специальные программы, "зашитые" в BIOS, а также драйвер клавиатуры, который обеспечивает возможность ввода русских букв, управление скоростью работы клавиатуры и др.

1. Мониторы

Монитор- устройство визуального представления данных.

Электронно-лучевые мониторы

Подавляющее большинство мониторов сконструированы на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), и принцип их работы аналогичен принципу работы телевизора.

  Основной элемент дисплея — электронно-лучевая трубка. Её передняя, обращенная к зрителю часть с внутренней стороны покрыта люминофором — специальным веществом, способным излучать свет при попадании на него быстрых электронов.

Люминофор наносится в виде наборов точек трёх основных цветов — красного, зелёного и синего. Эти цвета называют основными, потому что их сочетаниями (в различных пропорциях) можно представить любой цвет спектра.

Наборы точек люминофора располагаются по треугольным триадам. Триада образует пиксел — точку, из которых формируется изображение (англ. pixel — picture element, элемент картинки).

Расстояние между центрами пикселов называется точечным шагом (зерном) монитора. Это расстояние существенно влияет на чёткость изображения. Чем меньше шаг, тем выше чёткость. Обычно шаг составляет 0,28 -0,25мм. При таком шаге глаз человека воспринимает точки триады как одну точку "сложного" цвета.

На противоположной стороне трубки расположены три (по количеству основных цветов) электронные пушки. Все три пушки "нацелены" на один и тот же пиксел, но каждая из них излучает поток электронов в сторону "своей" точки люминофора.

Перед экраном на пути электронов ставится маска — тонкая металлическая пластина с большим количеством отверстий, расположенных напротив точек люминофора. Маска обеспечивает попадание электронных лучей только в точки люминофора соответствующего цвета.

Величиной электронного тока пушек и, следовательно, яркостью свечения пикселов, управляет сигнал, поступающий с видеоадаптера.

На ту часть колбы, где расположены электронные пушки, надевается отклоняющая система монитора, которая заставляет электронный пучок пробегать поочерёдно все пикселы строчку за строчкой от верхней до нижней, затем возвращаться в начало верхней строки и т.д.

Количество отображённых строк в секунду называется строчной частотой развертки. А частота, с которой меняются кадры изображения, называется кадровой частотой развёртки. Минимальная частота 60 Гц, нормативная – 80 Гц комфортная – 100 Гц

Разрешающая способность. Эта величина показывает, сколько минимальных элементов изображения – точек – может уместиться на экране вашего монитора. Чем больше этих точек, тем менее "зернистой" и более качественной будет картинка.
Разрешающую способность описывают 2 величины – количество точек по горизонтали и по вертикали.

Жидкокристаллические (ЖК) мониторы

Жидкие кристаллы — это особое состояние некоторых органических веществ, в котором они обладают текучестью и свойством образовывать пространственные структуры, подобные кристаллическим. Жидкие кристаллы могут изменять свою структуру и светооптические свойства под действием электрического напряжения. Меняя с помощью электрического поля ориентацию групп кристаллов и используя введённые в жидкокристаллический раствор вещества, способные излучать свет под воздействием электрического поля, можно создать высококачественные изображения, передающие более 15 миллионов цветовых оттенков.

Жидкокристалический монитор

Большинство ЖК-мониторов использует тонкую плёнку из жидких кристаллов, помещённую между двумя стеклянными пластинами. Заряды передаются через так называемую пассивную матрицу — сетку невидимых нитей, горизонтальных и вертикальных, создавая в месте пересечения нитей точку изображения .

Активные матрицы вместо нитей используют прозрачный экран из транзисторов и обеспечивают яркое, практически не имеющее искажений изображение. Панель при этом разделена на 308160 (642х480) независимых ячеек, каждая из которых состоит из четырех частей (для трёх основных цветов и одна резервная). Таким образом, экран имеет почти 1,25 млн точек, каждая из которых управляется собственным транзистором.

Сенсорный монитор – разновидность монитора — сенсорный экран. Здесь общение с компьютером осуществляется путём прикосновения пальцем к определённому месту чувствительного экрана. Этим выбирается необходимый режим из меню, показанного на экране монитора. 

1. Принтеры

Принтер — печатающее устройство. Осуществляет вывод из компьютера закодированной информации в виде печатных копий текста или графики.

Существуют тысячи наименований принтеров. Но основных видов принтеров три: матричные, лазерные и струйные.

·Матричные принтеры используют комбинации маленьких штырьков, которые бьют по красящей ленте, благодаря чему на бумаге остаётся отпечаток символа. Каждый символ, печатаемый на принтере, формируется из набора 9, 18 или 24 игл, сформированных в виде вертикальной колонки. Недостатками этих недорогих принтеров являются их шумная работа и невысокое качество печати, приемлемое, в основном, для домашних целей.

·Лазерные принтеры работают примерно так же, как ксероксы. Компьютер формирует в своей памяти "образ" страницы текста и передает его принтеру. Информация о странице проецируется с помощью лазерного луча на вращающийся барабан со светочувствительным покрытием, меняющим электрические свойства в зависимости от освещённости.После засветки на барабан, находящийся под электрическим напряжением, наносится красящий порошок — тонер, частицы которого налипают на засвеченные участки поверхности барабана. Принтер с помощью специального горячего валика протягивает бумагу под барабаном; тонер переносится на бумагу и "вплавляется" в неё, оставляя стойкое высококачественное изображение. Цветные лазерные принтеры пока очень дороги. ·Струйные принтеры генерируют символы в виде последовательности чернильных точек. Печатающая головка принтера имеет крошечные сопла, через которые на страницу выбрызгиваются быстросохнущие чернила. Эти принтеры требовательны к качеству бумаги. Цветные струйные принтеры создают цвета, комбинируя чернила четырех основных цветов — ярко-голубого, пурпурного, желтого и черного. Принтер связан с компьютером посредством кабеля принтера, один конец которого вставляется своим разъёмом в гнездо принтера, а другой — в порт принтера компьютера. Порт — это разъём, через который можно соединить процессор компьютера с внешним устройством.

1. Устройства ввода графических данных

Сканер — устройство для ввода в компьютер графических изображений. Создает оцифрованное изображение документа и помещает его в память компьютера.

В зависимости от способа загрузки носителя сканеры делятся на несколько типов. Наиболее распространенными в настоящее время являются планшетные сканеры: сканируемый документ помещается изображением вниз на плоский стеклянный планшет (обычно он закрывается сверху специальной крышкой), под которым расположена подвижная каретка с источником света, оптической системой и линейкой светочувствительных элементов. В процессе сканирования каретка движется вдоль оси, параллельной длинной стороне планшета и построчно считывает изображение с размещенного на планшете носителя. Несколько иначе устроены протяжные сканеры: в них источник света, оптическая система и линейка светочувствительных элементов в процессе сканирования остаются неподвижными, а носитель при помощи системы валов и роликов протягивается через сканирующий узел. В настоящее время подобные устройства используются главным образом для сканирования носителей большого формата — А3 и более. Основная сфера их применения — ввод различных чертежей, схем, карт и тому подобных документов большого формата для систем САПР и ГИС. Ручные сканеры используются для считывания штрих-кодов в автоматизированных кассовых терминалах и других подобных системах.

Характеристики сканеров:

Разрешающая способность измеряется в пикселах на дюйм (pixels per inch, ppi), и чем больше эта величина, тем с большей детальностью можно оцифровывать исходные изображения. Производители обычно указывают два значения разрешающей способности: оптическое и интерполированное (например, 600 и 19 200 ppi), но на самом деле возможности сканера характеризует именно первый параметр.

Количество воспроизводимых при сканировании оттенков определяется разрядностью, измеряемой в битах на цветовой канал. Для цветных сканеров часто указывается суммарная величина для трех цветовых каналов. Например, надпись «24 бит» означает, что по каждому из трех цветовых каналов — красному, синему и зеленому — разрядность составляет 8 бит на цвет; максимально возможное количество оттенков составляет около 16,7 млн. Типичное значение этого параметра — 8 бит на цветовой канал (24 бит RGB), а многие модели современных планшетных сканеров позволяют оцифровывать изображение с разрядностью 12, 14 и даже 16 бит на цветовой канал (соответственно 36, 42 и 48 бит RGB).

Максимальный размер сканируемых оригиналов для планшетных сканеров определяется размером планшета; наиболее типичное значение — 216х297 мм (А4).

Если при помощи сканера вводится текст, компьютер воспринимает его как картинку, а не как последовательность символов. Для преобразования такого графического текста в обычный символьный формат используют программы оптического распознавания образов.

1. Устройства хранения данных

Записывающие оптические и магнитооптические накопители ·Накопитель на магнито-оптических компакт-дисках СD-MO (Compact Disk-Magneto Optical). Диски СD-MO можно многократно использовать для записи, но они не читаются на традиционных дисководах CD-ROM. Ёмкость от 128 Мбайт до 2,6 Гбайт.

 Накопители на магнитной ленте (стримеры) и накопители на сменных дисках

Стример (англ. tape streamer) — устройство для резервного копирования больших объёмов информации. В качестве носителя здесь применяются кассеты с магнитной лентой ёмкостью 1 – 2 Гбайта и больше.

Стримеры позволяют записать на небольшую кассету с магнитной лентой огромное количество информации. Встроенные в стример средства аппаратного сжатия позволяют автоматически уплотнять информацию перед её записью и восстанавливать после считывания, что увеличивает объём сохраняемой информации. Недостатком стримеров является их сравнительно низкая скорость записи, поиска и считывания информации. В последнее время всё шире используются накопители на сменных дисках, которые позволяют не только увеличивать объём хранимой информации, но и переносить информацию между компьютерами. Объём сменных дисков — от сотен Мбайт до нескольких Гигабайт.  Также получили большое распространение Флэш-карты.

1. Устройства обмена данными

Модем — устройство для передачи компьютерных данных на большие расстояния по телефонным линиям связи.

Цифровые сигналы, вырабатываемые компьютером, нельзя напрямую передавать по телефонной сети, потому что она предназначена для передачи человеческой речи — непрерывных (аналоговых) сигналов звуковой частоты.

Модем обеспечивает преобразование цифровых сигналов компьютера в переменный ток частоты звукового диапазона — этот процесс называется модуляцией, а также обратное преобразование, которое называется демодуляцией. Отсюда название устройства: модем — модулятор/демодулятор. Для осуществления связи один модем вызывает другой по номеру телефона, а тот отвечает на вызов. Затем модемы посылают друг другу сигналы, согласуя подходящий им обоим режим связи. После этого передающий модем начинает посылать модулированные данные с согласованными скоростью (количеством бит в секунду) и форматом. Модем на другом конце преобразует полученную информацию в цифровой вид и передает её своему компьютеру. Закончив сеанс связи, модем отключается от линии. Управление модемом осуществляется с помощью специального коммутационного программного обеспечения.

Модемы бывают внешние, выполненные в виде отдельного устройства, и внутренние, представляющие собой электронную плату, устанавливаемую внутри компьютера. Почти все модемы поддерживают и функции факсов.

Факс — это устройство факсимильной передачи изображения по телефонной сети. Название "факс" произошло от слова "факсимиле" (лат. fac simile — сделай подобное), означающее точное воспроизведение графического оригинала (подписи, документа и т.д.) средствами печати.

Модем, который может передавать и получать данные как факс, называется факс-модемом.

1. Состав операционных систем

Операционная система для персонального компьютера, ориентированного на профессиональное применение, должна содержать следующие основные компоненты: программы управления вводом и  выводом: программы управляющие файловой системой и планирующие задания для компьютера, процессор командного языка, который принимает, анализирует и выполняет команды, адресованные операционной системе. Анализ и исполнение команд пользователя, включая загрузку готовых программ и файлов в операционную память и их запуск, осуществляет командный процессор операционной системы.      

1. Функции операционных систем ПК

Осуществление диалога с пользователем, ввод-вывод и управление данными, планирование и организация процесса обработки программ, распределение ресурсов (оперативной памяти и КЭШа, процессора, внешних устройств); запуск программ на выполнение; всевозможные вспомогательные операции обслуживания; передача информации между различными внутренними устройствами: программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, дисковых накопителей, принтера и др.). Объектно-ориентированность, многозадачность, многооконность. Многозадачность является функцией, реализующей параллельное выполнение нескольких задач.

1. Организация файловой системы

Принцип организации файловой системы – табличный. Поверхность жесткого диска рассматривается как трехмерная матрица с номерами поверхности, цилиндра и сектора.Данные о расположении файла хранятся в FAT-таблицах. Наименьшей физической единицей хранения данных является сектор. Размер его фиксирован и равен 512 байт. Группы секторов объединяются в кластеры. Кластер является наименьшей единицей адресации данных. Размер кластера не фиксирован и зависит от емкости диска.

1. Структура MS DOS

Операционная система MS DOS (Microsoft Disk Operating System состоит из следующих основных модулей:

• базовая система ввода/вывода (BIOS);
• блок начальной загрузки (Boot Record);
• модуль расширения базовой системы ввода/вывода (IO.SYS);
• модуль обработки прерываний (MSDOS.SYS);
• командный процессор (COMMAND.COM);
• конфигурационные файлы (Config.sys, Autoexec.bat)
• утилиты MS DOS.

1. Функции основных компонентов MS DOS

Базовая система ввода/вывода (BIOS) выполняет наиболее простые и универсальные услуги операционной системы, связанные с осуществлением ввода-вывода. В функции BIOS входит также автоматическое тестирование основных аппаратных компонентов (оперативной памяти и др.) при включении машины и вызов блока начальной загрузки DOS. Чаще этот модуль относят не к DOS, а к аппаратным средствам ПК.

Блок начальной загрузки (или просто загрузчик, Boot Record) — это очень короткая программа, единственная функция которой заключается в считывании с диска в оперативную память двух других частей DOS — модуля расширения базовой системы ввода/вывода и модуля обработки прерываний.

Модуль расширения базовой системы ввода/вывода IO.SYS находится в первой позиции корневого каталога системного диска. Его назначение: настройка прерываний и других параметров DOS, подключение драйверов нестандартных устройств, запуск модуля MSDOS.SYS, завершение загрузки MS DOS загрузкой COMMAND.COM.

При конфигурировании вычислительной среды модуль IO.SYS использует файл CONFIG.SYS. Модуль обработки прерываний MSDOS.SYS реализует основные высокоуровневые услуги DOS:обработка логических прерываний, обеспечивающая работу файловой системы и устройств ввода/вывода, обслуживание прикладных программ, обработка ошибок. Командный процессор DOS обрабатывает команды, вводимые пользователем. Стандартный командный процессор MS DOS имеет имя COMMAND.COM, обычно он находится в корневом каталоге диска, с которого загружается DOS и разделяется на резидентную и нерезидентную части. резидентная часть постоянно находится в ОЗУ, распологается в младших адресах вслед за MSDOS.SYS. нерезидентная часть располагается в стандартных адресах и может частично или полностью выгружаться, если прикладной программе не хватает памяти. Назначение COMMAND.COM:

• прием и анализ вводимых с клавиатуры или поступивших от командного файла команд
• выполнение внутренних команд
• загрузка соответствующих файлов и выполнение внешних команд
• выполнение прикладных программ
• выполнение файла Autoexec.bat

1. Начальная загрузка MS DOS

Начальная загрузка MS DOS выполняется автоматически: при включении электропитания компьютера; при нажатии на клавишу [Reset] на корпусе компьютера; при одновременном нажатии клавиш [Ctr], [Alt] и [Del] на клавиатуре. Процесс загрузки MS DOS выполняется следующим образом: 1) программа-загрузчик MS DOS проверяет, что в корневом каталоге загрузочного диска первые два файла называются IO.SYS и MSDOS.SYS. Если эти файлы не найдены, то выдается соответствующее сообщение. 2) Программа-загрузчик MS DOS считывает в память начало файла IO.SYS и передает ему управление. Загружается в память остаток файла IO.SYS и файл MSDOS.SYS. На экран выводится сообщение Starting MS DOS, нажатие клавиши [F8], [F5] позволяет соответственно установить полный или частичный пропуск выполнения файлов конфигурации DOS – CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT . 3) Загружается драйвер DBLSPACE.BIN или DRVSPACE.BIN (если они имеются в корневом каталоге загрузочного диска). 4)  Из корневого каталога загрузочного диска читается файл конфигурации системы CONFIG.SYS и в соответствии с указаниями, содержащимися в этом файле, загружаются драйверы устройств и устанавливаются параметры ОС. Если файл CONFIG.SYS отсутствует, то все параметры устанавливаются по умолчанию. С помощью команд CONFIG.SYS MENU, MENUITEN, MENUDEFAULT и т.д. можно организовать стартовое меню. 5) Из корневого каталога загрузочного диска (или иного каталога, указанного в команде Shell файла CONFIG.SYS) читается командный процессор (COMMAND.COM) и ему передается управление.6) Командный процессор выполняет командный файл AUTOEXEC.BAT, если этот файл имеется в корневом каталоге диска, с которого загружается операционная система. В файле AUTOEXEC.BAT указываются команды и программы, выполняемые при каждом запуске компьютера. 7) Обычно после выполнения файла AUTOEXEC.BAT на экран выводится приглашение DOS .

1. Команды MS DOS

Команда type выводит на экран содержимое файлов. При введении "type myfile", на экране появляются данные файла myfile. Чтобы напpавить эти данные на принтер, вводится:
Ctype myfile > prn – Type.Вывод файла на экран, DIR отображает список файлов и подкаталогов в катологе. MKDIR Создает каталог. CHDIR Отображает имя или изменяет текущий каталог. RMDIR Удаляет каталог. COPY Копирует один или несколько файлов в другое место. DEL, ERASE Удаляет один или несколько файлов. RENAME Переименовывает файл (файлы). FDISK Конфигурирует жесткий диск для использования под MS-DOS. FORMAT Форматирует диск для использования под MS-DOS. FASTHELP /?

1. Файловая система MS DOS, конфигурационные файлы

Файловая система — это средство для организации хранения файлов на каком-либо носителе.

Файлы конфигурации CONFIG.SYS, AUTOEXEC.BAT:CONFIG.SYS – текстовый файл, в котором содержатся специальные команды для настройки конфигурации DOS: подключение различных драйверов, определение размеров системных таблиц DOS и т.д. Файл CONFIG.SYS должен находится в корневом каталоге диска, с которого загружается DOS.

Каждой команде выделяется отдельная строка файла . Такие строки имеют вид: имя-команды = значение. Команды делятся на общие и команды организации подменю. AUTOEXEC.BAT – командный файл. Он может включать команды: 1)команды запуска программ , которые целесообразно запускать при каждой загрузке DOS; 2)команды для установки переменных окружения DOS (команда SET); 3)команду для задания списка каталогов, в которых производится поиск запускаемых программ (Path); 4)команду для установки формата приглашения DOS(Prompt).

1. ОС Windows. Основные объекты и приемы управления

Запуск программ.
Запуск программ можно запускать несколькими способами:

• командой Программы
• командой Выполнить
• автоматически, с помощью папки Автозагрузка
• размещением ее ярлыка на рабочем столе
• размещением ее ярлыка в главном меню.

контекстное меню, панели задач, окон(windows), рабочий стол (desktop), главное меню (Start Menu), окно, папки, значки.

1. ОС Windows. Операции с файловой структурой. Система окон «Мой компьютер», Программа «Проводник»

Программа Проводник.
Для исследования файловой структуры компьютера с операционной системой . Windows 98 применяют программу Проводник(Windows Ехрlorer). Проводник представляет собой специальную программу, в которой графически с помощью пиктограмм и линий обозначается взаимное расположение объектов. Каждая пиктограмма сопровождается текстовой строчкой с названием объекта. Проводник обеспечивает управление файлами, предоставляет пользователю альтернативные возможности по работе с файловой подсистемой Windows 98. Он позволяет увидеть структуру всей файловой системы данного компьютера, а также всех компьютеров, связанных с сетью. С помощью Проводника можно открывать, печатать, осуществлять быстрый просмотр, а также создавать новые файлы различных типов и папки, управлять отображением структуры файловой системы.

1. Типы файловых систем: FAT16, FAT32, NTFS

Структура папки FAT не имеет четкой организации, и файлам присваиваются первые доступные адреса кластеров на томе. Номер начального кластера файла представляет собой адрес первого кластера, занятого файлом, в таблице расположения файлов. Каждый кластер содержит указатель на следующий кластер, использованный файлом, или индикатор (OxFFFF), указывающий, что данный кластер является последним кластером файла.

Информация папок используется операционными системами, поддерживающими файловую систему FAT.

Операционные системы MS-DOS, OS/2, Windows 95, Windows NT реализуют файловую систему FAT 16. Она позволяет разместить 65 536 (2^16) записей, соответственно для дисков объемом от 1 до 2 Гбайт размер кластера составляет 32 Кбайт. Для дисков больших объемов такая система не подходит: потери емкости будут составлять 25-40%.

р. При публикации узла в целом следует выбрать папку, используемую в качестве корневой папки узла, и убедиться в том, что флажок Включая вложенные папки установлен. После щелчка на кнопке Далее следует задать имя Web-сервера. Это имя может быть произвольным – оно используется для упрощения последующих отправок данных на тот же сервер. На следующем этапе работы мастера задается метод отпраки. При отсутствии информации следует выбрать вариант Автоматический выбор поставщика услуг. Затем задается адрес, используемый при публикации, и локальная папка. Мастер устанавливает соединение с Интернетом и проверяет правильность указанного адреса. После щелчка на кнопке Готово осуществляется передача данных. По ее завершении обновленный Web-узел доступен любым посетителям Интернета.