Центральные устройства пк. микропроцессор, назначение, структура, основные характеристики. — киберпедия
Структурная схема ПК.
Центральные устройства ПК. Микропроцессор, назначение, структура, основные характеристики.
Адаптеры или контроллеры – промежуточные устройства, между внешними устройствами ввода (вывода) и памятью, электронные устройства, управляющие внешними устройствами.
Микропроцессор – для управления работой всех блоков ПК и для выполнения арифметических и логических операций.
МП: 1) Устройство управления – формирует и подаёт во все блоки ПК в нужный момент времени сигналы управления, обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций.
2) Устройство управления – формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передаёт в соответствующие блоки ПК. Опорную последовательность импульсов устройство управления получает от генератора тактовых импульсов.
3) Арифметико-логическое устройство – для выполнения арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией. Для ускоренных операций с числами с плавающей точкой к АЛУ подключён дополнительный математический сопроцессор.
FPU – Floating Point Unit.
4) КЭШ – служит для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях в ближайшие такты работы ПК, для высокого быстродействия ПК, т.к. оперативная память не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации.
5) Регистры быстродействия ячейки памяти разной длины.
6) Интерфейс – связь с другими устройствами ПК (буферные запоминающие регистры, внутренний интерфейс МП, схемы управления портами вывода и системной шиной).
Порт ввода (вывода) – для подключения к МП других устройств ПК.
Генератор тактовых импульсов – генерирует последовательность электронных импульсов, частота которых определяет тактовую частоту ПК.
Основные параметры МП.
1)Рабочее напряжение.
Тенденция снижения рабочего напряжения ядра МП. U=2,0 В.
Понижение напряжения позволяет уменьшать расстояние между структурными элементами в кристалле МП, не опасаясь электрического перебоя, уменьшается возможность перегрева.
Q=(U^2/R)*t – за единицу.
2)Разрядность.
Разрядность показывает сколько бит данных ОП может принять и обработать в своих регистрах (за 1 операцию).
3)Рабочая тактовая частота.
4) Коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты.
Тактовые сигналы МП получает от генератора тактовых импульсов, расположенного на материнской плате, которая в отличие от МП представляет собой не кристалл кремния, а большой набор проводников и микросхем. По чисто физическим причинам материнская плата не может работать со столь высокими частотами как МП. Для получения более высоких частот в МП происходит внутреннее умножение частоты на коэффициент (3, 3,5 ,4 и т.д.)
1)Размер КЭШ – памяти.
Обмен данными в МП происходит в несколько раз быстрее, чем обмен с другими устройствами. Для того, чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти внутри процессора создаётся буферная область (КЭШ-память), как бы сверхоперативная память. Когда МП нужны данные он сначала обращается в КЭШ, только если там нужных данных нет, происходит его обращение в оперативную память. При работе программ данные считываются из ОП в КЭШ с небольшим опережением.
КЭШ – распределяется по нескольким уровням:
1.выполняется на том же кристалле, что и сам процессор. Объём ~=10 Кб.
2.находится либо в кристалле процессора, либо в том же узле, что и процессор, хотя и располагается на отдельном кристалле.
3.выполняется на быстродействующих микросхемах и размещается на материнской плате, вблизи МП (объём несколько Мб), но работает на частоте материнской платы.
Основные фирмы-производители микропроцессоров: Intel (Pentium, Celeron), AMD (K5,K6), Cyrix/IBM/VIA (6X86, M II, M III).
Рабочие частоты:
Pentium II – 300-450 МГц
Pentium III – 450-1000 МГц
Напряжение на ядре: Pentium III – 2 V, Pentium IV – 1,65 V.
Максимальная температура: 80-90 C
КЭШ: P III :32 Кб – 1 уровень, 512 Кб – 2 уровень,
Cyrix M3 – 64 Кб, 256 Кб.
ПЗУ.
В момент включения ПК, в его ОП нет ничего: ни данных, ни программ, но процессору нужны команды первый момент после включения.
Сразу после включения ПК на адресной шине материнской платы выставляется стартовый адрес. Это происходит аппаратно, без участия программ. Микропроцессор обращается по выставленному адресу за своей первой командой и далее начинает работать по программам. Этот исходный адрес не может указывать на оперативную память, в которой ничего нет, он указывает на ПЗУ. Микросхема ПЗУ способна длительное время хранить информацию, даже когда ПК выключен. Комплект программ, находящихся в ПЗУ, образует базовую систему ввода-вывода (BIOS – Basic Input-Output System). Назначение BIOS – проверить состав и работоспособность компьютерной системы, и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жестким и гибким дисками. Программы, входящие в BIOS, позволяют наблюдать на экране диагностические сообщения, а также вмешиваться в ход запуска с помощью клавиатуры. Запись в ПЗУ происходит на заводе-изготовителе (прошивка BIOS).
КЭШ – память, CMOS.
КЭШ – служит для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях в ближайшие такты работы ПК, для высокого быстродействия ПК, т.к. оперативная память не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации.
Размер КЭШ – памяти.
Обмен данными в МП происходит в несколько раз быстрее, чем обмен с другими устройствами. Для того, чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти внутри процессора создаётся буферная область (КЭШ-память), как бы сверхоперативная память. Когда МП нужны данные он сначала обращается в КЭШ, только если там нужных данных нет, происходит его обращение в оперативную память. При работе программ данные считываются из ОП в КЭШ с небольшим опережением.
КЭШ – распределяется по нескольким уровням:
1.выполняется на том же кристалле, что и сам процессор. Объём ~=10 Кб.
2.находится либо в кристалле процессора, либо в том же узле, что и процессор, хотя и располагается на отдельном кристалле.
3.выполняется на быстродействующих микросхемах и размещается на материнской плате, вблизи МП (объём несколько Мб), но работает на частоте материнской платы.
5.СМОS – энергозависимая память. Кроме обычной оперативной и постоянной памяти в ПК имеется небольшой участок памяти для хранения параметров конфигурации ПК.
Для того, чтобы начать работу с дурим оборудованием программы BIOS должны знать, где можно найти нужные параметры. По очевидным причинам их нельзя хранить ни в ПЗУ, ни в ОЗУ. Для этого на материнской плате есть микросхемы энергозависимой памяти, по технологии изготовления называемой CMOS, обладающей нужным энергопотреблением.
От ОЗУ она отличается тем, что её1 содержимое не стирается во время отключения ПК, а от ПЗУ тем, что данные в неё можно заносить и изменять самостоятельно в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы. Эта микросхема питается небольшой батарейкой на материнской плате (хватает на несколько лет). Тот факт, что ПК чётко показывает часы и дату объясняется CMOS.
Внешняя память.
Диски относятся к носителям информации с прямым доступом. Можно обратиться к дорожке, каждая дорожка разбита на сектора. В качестве запоминающей среды у магнитных дисков используются магнитные материалы со специальными свойствами, позволяющими фиксировать два магнитных состояния (два направления намагниченности, соответственно 0 или 1).
Информация на магнитных дисках записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических окружностей – дорожек (треков).
Обмен данными осуществляется последовательно целым числом секторов. Смежные сектора – кластер – минимальная единица размещения информации на диске, состоящей из нескольких секторов – дорожки. При записи и чтении магнитный диск вращается, а механизм управления магнитной головкой подводит её к дорожке, выбранной для записи или считывания информации.
HDD. (Hard Drive Disk) – жёсткий диск.
Внутри механического корпуса на оси электродвигателя располагаются несколько дисков. Корпус HDD либо герметичен, либо имеет защищённое отверстие для свежего воздуха. Большинство электронных элементов управления размещаются в корпусе HDD.
Основные характеристики: ёмкость, среднее время поиска, скорость передачи информации, частота вращения, число дисков.
FDD. (Floppy Drive Disk) – гибкий магнитный диск.
Устройства ввода данных
Периферийные устройства
Клавиатура: контроллер клавиатуры содержит буферную память для запоминания 20 символов. Так же преобразование кодов SCAN в коды ASCII с помощью хранящихся в ПЗУ программ системных таблиц драйвера клавиатуры
Тестирование клавиауры при включении ПК. При нажатии и отпускании клавиш в буферную память контроллера клавиатуры ??????
При поступлении любой информации в буферную память посылается запрос на аппаратное прерывание, инициализируемое с клавиатуры. Получив прерывание МП откладывает всю работу, при этом SCAN код преобразуется в ASCII. При этом при наличии кода отпускания проверяется отпущены ли все клавиши при нажатии следующей.
Мышь: Электронно-механическое устройство дистанционного управления курсором.
Устройство мыши основано на преобразование вращательного движения по двум осям через оптический или электронный конвертер в серию цифровых импульсов (~=скорости передвижения). Мышь подключается к одному из разъемов последовательного порта ПК.
Числу регулируемых параметров мыши относятся:
1 чувствительность (величина перемещения указателя)
2 функция левой и правой кнопок
3 чувствительность к двойному щелчку
Программные средства для этих регулировок входят в системный комплект программного обеспечения. Принцип управления мыши – событийный: премещение мыши и щелчки её кнопок являются событиями с точки зрения её прграммы-драйвера. Драйвер анализирует, когда произошло событие и в каком месте экрана в этот момент находится указатель – эти данные передаются в программу с которой работает пользователь.
Существуют другие типы манипуляторов: трекболы, ИК мыши и пенмаусы.
Устройства обмена данными.
Модем: предназначен для обмена информацией между удалёнными ПК по каналам связи (модулятор демодулятор). Под каналом связи понимают физические линии (проводные, оптоволоконные, кабельные, радиочастотные).
Способ их использования и способы передачи данных (цифровые или аналоговые сигналы).
В зависимости от типа канала связи подразделяют на радиомодемы, кабельные и др.
Наиболее широко применение — телефонные каналы связи: цифровые данные, поступающие в модем из ПК преобразуются в нём путём модуляции (по амплитуде, частоте, фазе) и направляются в телефонную линию. Модем приёмник осуществляет обратное преобразование (демодуляцию) и пересылает восстановленные цифровые данные в свой ПК. По конструкционному исполнению бывают встроенные и внешние, подключаемые через коммуникационный порт.
Основные параметры:
1 производительность (56 Кб в сек.)
2 поддержка протоколов связи и коррекция ошибок.
3 шинный интерфейс (для внутренних)
От протоколов зависит совместимость, от шинного интерфейса зависит простота установки и настройки модема.
Модемы поддерживают функцию факса.
Производители: USRobotics, Motorola, Telebit и др.
Системная общая шина: основная интерфейсная система ПК, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой.
Она включает в себя:
1 кодовую шину данных, * содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов * числового ввода операнда.
2 кодовую шину адреса, * — *, кода адреса ячейки основной памяти и порта ввода-вывода внешнего устройства
3 кодовую шину инструкций, * — *, для передачи инструкций во все блоки ПК.
4 шина питания
Системная шина имеет три направления передачи информации:
1 между микропроцессором и основной памятью
2 между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств
3 между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств
Управление шины осуществляется микропроцессором либо непосредственно, либо через дополнительную микросхему: контроллер шины, формирующий основные сигналы управления.
Системное ПО ПК
Обеспечивает взыимодействие других прогрмм компьютерас базовым уровнем и непосредственно с аппаратным обеспечением
Совокупность ПО системного уровня образует ядро ОС ЭВМ
Ядро ОС выполняет следующие функции:
1) управление и распределение полями ОЗУ и ВЗУ
2) управляет процессами ввода-вывода
3) поддержка файловой системы – файлов хранящихся в ВЗУ
4) управляет устройствами через специальные программы-драйверы
5) организация взаимодействия выполняемых в данный момент программ и задач
6представление интерфейса пользователю(система соновного меню,панели инструментов и тд)
14 Пакеты Прикладных Программ.
1)ППП: бухучёта, финансовой деятельности, управления персоналом, управления материальными запасами, производственное управление, банковские информационные системы.
(высокие требования к оперативности обработки данных, большие объёмы хранимой информации, наличие дружественного интерфейса для конечного пользователя.)
2)ППП: для поддержания работы конструкторов и технологов, разработка чертежей, схем, диаграмм, графическое моделирование и конструирование, создание библиотек стандартных элементов чертежей.
(высокие требования к технической части системы, к обработке данных, наличие библиотек встроенных функций, объектов, интерфейсов с графическими системами и базами данных.)
3)ППП: программные продукты, обеспечивающие независимые от предметной области, математические, статические и др. методы решения задач, типовых уравнений имитационного моделирования.
4)ППП: осуществляют организованное управление деятельностью офиса.
5)органайзеры (планировщики) – распределение рабочего времени.
6)программы переводчики, средства орфографии, распознавание текста.
7)коммуникационные программы – организация взаимодействия пользователя с удалёнными абонентами сети.
8_ППП: программные продукты, поддерживающие информационные технологии конечных пользователей.
1.настольные системы управления базами данных (СУБД)
БД (база данных) – огромные массивы данных организованных в табличные структуры.
Основные функции СУБД:
— создание пустой (незаполненной) структуры БД.
— представление средств её заполнения или импорта данных из таблиц и других БД.
— обеспечение возможности доступа к данным, предоставление средств поиска и фильтрации.
Сервер БД – вид программного обеспечения для создания и использования при работе в сети интегрированных БД в архитектуре «клиент-сервер».
Общим для различных серверов БД является использование реляционных SQL (Structured Query Languagr) для запросов данных.
2.текстовые процессоры – осуществляют автоматическое форматирование документов, вставку рисованных объектов и графиков, составление оглавлений и указателей, проверку орфографии, шрифтовое оформление и т.д.
3.табличные процессоры – удобная среда для вычислений силами конечного пользователя, специальная обработка функций, работа с БД.
4.презентационная графика – создание презентаций, слайд-фильмов и их редактирование.
1)ППП: использование аудио и видео информации.
(библиотека, процесс обучения, досуг).
2)ППП: экспертные системы – анализ данных, содержащихся в БД.
(исходные данные хорошо формализуются, но для принятия решений требуются профессиональные знания.)
ППП: обеспечение компьютерно-издательской деятельности (форматирование, редактирование текстов, разбивка на страницы, монтировка графики и подготовка иллюстриций.)
Операционные системы.
—это совокупность программных средств, обеспечивающих управление аппаратной частью компьютера и прикладными программами, а также их взаимодействие между собой и пользователем. Основная функция всех ОС – посредническая. Заключается в обеспечении нескольких видов интерфейса. 1)между пользователем и программно-аппаратными средствами (интерфейс пользователя), 2)между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно-программный интерфейс), 3) между разными видами программного обеспечения (программный интерфейс). ОС для ПК делятся на: 1)одно и многозадачные, 2)одно и многопользовательские, 3)непереносимы и переносимые на другие типы компьютеров, 4)несетевые и сетевые. Все ОС способны обеспечивать как пакетный, так и диалоговый режим работы с пользователем. В пакетном режиме ОС автоматически используют заданную последовательность команд. Суть диалогового режима в том, что ОС находится в ожидании команды и, получив её, приступает к использованию, выполнив, возвращает отклик и ждёт очередной команды. Способность ОС прерывать текущую работу и реагировать на события, вызываемые пользователем, с помощью управляющих устройств воспринимается как диалоговый режим. По реализации интерфейса различают: 1)графический режим (реализует более сложный интерфейс, в котором, в качестве органа управления, кроме клавиатуры, может использоваться мышь или адекватное устройство позиционирования. 2)неграфический режим (MSDOS) (реализует интерфейс командной строки, основным устройством управления является клавиатура). Работа с графическими ОС основана на взаимодействии активных и пассивных экранных элементов управления. Активные: указатель мыши, пассивные: экранные кнопки, окна, значки. Интерфейсные среды разработки программ. 1)ОС Unix. Многопользовательская и многозадачная ОС. Создана корпорацией Bell Lobo rotary. Использует принцип открытых систем и реализует переносимость прикладных программ с одного компьютера на другой и поддержку раскр обработки данных ЭВМ. Получила распространение для суперкомпьютеров, рабочих станций и профессиональных ПК. 2)ОС MSDOS. Однозадачная, ориентирована на командный режим, отсутствие поддержки мыши и принтера, отсутствие единого стандарта на интерфейс пользователя и принадлежности программ. 3)ОС ОС12. Разработано фирмой IBM для ПК на основе системной прикладной архитектуры. Ранее использовалось для больших ЭВМ. Это многозадачная, однопользовательская ОС, обеспечивает как текстовый, так и графический интерфейс пользователя. 4)ОС Windows. Многопользовательская и многозадачная ОС. С графическим интерфейсом и расширенными сетевыми возможностями. Это интегрированная среда обеспечивает эффект обмена текстовой, графической, звуковой и видео информацией между отдельными программами. Отвечает потребностям администраторов сетей и обладает интегрированной высокопроводимой сетевой архитектурой. В семействе Windows используется объёмно – ориентированный подход, который выражается в том, что интерфейс представляет собой подобие реального мира, а работа с ПК сводится к действиям с объёмными объектами. В Windows заложен принцип WYSYWYG, за счёт которого на принтере формируется такое же изображение как и на экране дисплея. Plug and Play позволяют без ручной настройки подключать новые устройства и ЭВМ. ОС, поддерживающие этот принцип, автоматически подбирают драйвер, необходимый для работы нового подключённого устройства. 5)Сетевые ОС. Обеспечивают обработку, передачу, хранение данных в сети. Представлены различных видов. 5)Windows NT. Многозадачная ОС. Сервер и использование различных протоколов транспортного уровня. Позволяет каждой абонентской системе в сети быть сервером и клиентом. Осуществляет совместную работу группы пользователей. Имеет адресацию операций и внешнюю память большого размера и обеспечивает поддержку мультипроцессорной обработки.
Реляционная модель данных.
Данные хранятся в БД в соответствии с моделью данных. Существуют следующие типы моделей данных: 1)сетевая, 2) иерархическая; 3) реляционная.
Пример : реляционная модель данных, в которых данных хранятся в виде двумерных таблиц.
Топологии ЛВС
Топология – логическая схема соединения компьютеров в сети
1.Кольцевая – замкнутое кольцо. Данные передаются последовательно от узла к узлу
Каждый промежуточный узел между передатчиком и приемником ретранслирует преданное сообщение. Принимающий узел распознает и получает только те сообщения, которые адресованы ему. Пакеты данных передаются по кольцу до тех пор, пока они не попадут к станции назначения.
Топология идеальна для сетей, занимающих небольшое пространство, в ней отсутствует центральный узел, что повышает надежность сети, ретрансляция информации позволяет использовать любые типы кабелей
«-» последовательное обслуживание узлов снижает быстродействие сетей. Выход из строя одного из узлов нарушает целостность кольца и требует специальных мер для сохранения тракта передачи информации.
2. Шинная
Коммуникационный кабель, объединяющий узлы в сети, образует незамкнутую линию, так называемую шину. Все устройства имеют доступ к общей линии. Коммуникационный кабель имеет два конца, на которые установлены ограничители, называемые терминаторами. Промежуточные узлы не выполняют никаких ретрансляции. Принимающий узел распознает данные, предназначенные для него и читает переданное сообщение.
« » Обслуживание параллельное. Это обеспечивает высокое быстродействие. Сеть легко наращивать и конфигурировать. Устойчива к возможным неисправностям отдельных узлов.
«-» малая протяженность и невозможность использовать различные типы кабеля.
3. Звездообразная
Центральное устройство – концентратор, объединяющий все станции. Каждый передающий узел имеет собственную кабельную линию, связывающую его с центром. Вся информация передается через центр, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует информационный поток получателю. Центральная точка может быть активной, пассивной или интеллектуальной.Пассивный – концентратор, соединяющий все лучи звезды Активный – дополнительно выполняет функцию регенерации сигнала
Интеллектуальный – помимо усиления сигнала производит выбор пути
« » звезда упрощает взаимодействие узлов
«-» целостность сети зависит от центрального узла
Типы кабельных систем.
1) Витая пара – изолированные проводники, скрученные друг с другом. Скручивание требуется для уменьшения затухания сигнала, для уменьшения влияние внешних э/м полей на передаваемые сигналы (телефонный кабель). « » — дешевизна (используются в небольших дешёвых сетях), «-« — плохая помехозащищенность, низкая скорость переачи информации.
2) 
2)Коаксиальные кабели. Обладает более более высокой механической прочностью, помехозащищенностью и более высокой скоростью передачи информации, технологичны, экранирован, что позволяет использовать в среде э/м полей.Ля промышленного использования выпускаются двух видов: толстый и тонкий. Толстый – более прочен и предаёт сигналы нужной амплитуды на большее расстояние, чем тонкий. Тонкий – дешевле, толстый даёт более надёжную защиту от внешних сигналов, но требует использование специального отвода для подключения компьютера
3) Оптоволоконный. Идеальная передающая среда, не подвержен действию э/м полей и сам практически не имеет излучения, следовательно может быть использован в сетях промышленной секретности, но дорогой, менее технологичен в эксплуатации.
Характеристика основных типов ЛВС.
1)сети типа Ethernet. Сети данного типа имеют топологию шина, средой передачи является коаксиальный кабель. Теоретически возможная длина – 6-6,5 км. , но на практике – 2 км. Узлы сети равноправны и подключаются к общему магистральному кабелю. Все узлы одновременно слышат передаваемую информацию, но получает тот, которому она адресована. Различают «толстый» и «тонкий» Ethernet. (в зависимости от кабеля) Для «толстого» характерны большие расстояния, но «тонкий» хорошо изгибается, поэтому может быть подведён непосредственно к компу, отсюда способ подключения более простой. 2)IBM Token Ring Network. Среда передачи – замкнутое кольцо, используются практически любые кабели. 3)Сети типа ArcNet. Стандартная топология (звездообразная). Не является самой быстрой, кабель коаксиальный, характеризуется надёжностью, простотой наладки, простотой диагностики сбоя, низкой стоимостью. Самая простая среди ЛВС по установке и поиску неисправностей.
Развитие ЭИС
В 50-е годына ЭВМ в основном решались отдельные экономические задачи, связанные с необходимостью переработки больших информационных массивов, например, такие, как начисление заработной платы, составление статистических отчетов и т.д., или задачи, выполняющие оптимизационные расчеты, например, решение транспортной задачи.
В 60-е годывозникает идея комплексной автоматизации управления предприятиями и интеграции информационного обеспечения на основе баз данных. Реальностью автоматизированные системы управления стали в 70-е годы на базе ЭВМ 3-го поколения, которые позволили создавать вычислительные системы с распределенной терминальной сетью. Однако недостаточное быстродействие и надежность вычислительных машин, отсутствие гибких средств реализации информационных потребностей пользователей не смогли превратить ЭИС в инструмент коренного повышения эффективности управления предприятиями.
80-годы отмечены внедрением персональных ЭВМ в практику работы управленческих работников, созданием широкого набора автоматизированных рабочих мест (АРМов) на базе языков 4-го поколения (4GL), позволяющих с помощью генераторов запросов, отчетов, экранных форм, диалога быстро разрабатывать удобные для пользователей приложения. Однако рассредоточение ЭИС в виде АРМов, локальная («островная») автоматизация не способствовали интеграции управленческих функций и, как следствие, существенному повышению эффективности управления предприятием.
Для 90-х годов характерно развитие телекоммуникационных средств, которое привело к созданию гибких локальных и глобальных вычислительных сетей, предопределивших возможность разработки и внедрения корпоративных ЭИС (КЭИС). КЭИС объединяют возможности систем комплексной автоматизации управления 70-х годов и локальной автоматизации 80 — годов. Наличие гибких средств связывания управленческих работников в процессе хозяйственной деятельности, возможность коллективной работы, как непосредственных исполнителей хозяйственных операций, так и менеджеров, принимающих управленческие решения, позволяют во многом пересмотреть принципы управления предприятиями или проводить кардинальный реинжиниринг бизнес-процессов.
Понятие ЭИС
Методологическую основу проектирования ЭИС составляет системный подход, в соответствии с которым любая система представляет собой совокупность взаимосвязанных объектов (элементов), функционирующих совместно для достижения общей цели. Для системы характерно изменение состояний объектов, которые с течением времени происходят в результате взаимодействия объектов в различных процессах и с внешней средой. В результате такого поведения системы важно соблюдение следующих принципов:
• эмерджентности, то есть целостности системы на основе общей структуры, когда поведение отдельных объектов рассматривается с позиции функционирования всей системы;
• гомеостазиса, то есть обеспечения устойчивого функционирования системы и достижения общей цели;
• адаптивности к изменениям внешней среды и управляемости посредством воздействия на элементы системы;
• обучаемости путем изменения структуры системы в соответствии с изменением целей системы.
С позиций кибернетики процесс управления системой, как направленное воздействие на элементы системы для достижения цели, можно представить в виде информационного процесса, связывающего внешнюю среду, объект и систему управления. При этом внешняя среда и объект управления информируют систему управления о своем состоянии, система управления анализирует эту информацию, вырабатывает управляющее воздействие на объект управления, отвечает на возмущения внешней среды и при необходимости модифицирует цель и структуру всей системы.
Классификация ЭИС
• банковские информационные системы;
• информационные системы фондового рынка;
• страховые информационные системы;
• налоговые информационные системы;
• информационные системы промышленных предприятий и организаций (особое место по значимости и распространенности в них занимают бухгалтерские ИС);
• статистические информационные системы и др.
Структура ЭИС
Структура экономической системы (промышленного предприятия, торговой организации, коммерческого банка, государственного учреждения и т.д.) с позиции кибернетики выглядит как основные информационные потоки между внешней средой, объектом и системой управления и связаны с поддерживающей их экономической информационной системой (ЭИС).
В экономической системе объект управления представляет собой подсистему материальных элементов экономической деятельности (на промышленном предприятии: сырье и материалы, оборудование, готовая продукция, работники и др.) и хозяйственных процессов (на промышленном предприятии: основное и вспомогательное производство, снабжение, сбыт и др.).
Функции ЭИС
Система управления представляет собой совокупность взаимодействующих структурных подразделений экономической системы (например, на промышленном предприятии: дирекция, финансовый, производственный, снабженческий, сбытовой и др. отделы), осуществляющих следующие функции управления:
• планирование — функция, определяющая цель функционирования экономической системы на различные периоды времени (стратегическое, тактическое, оперативное планирование);
• учет — функция, отображающая состояние объекта управления в результате выполнения хозяйственных процессов;
• контроль — функция, с помощью которой определяется отклонение учетных данных от плановых целей и нормативов;
• оперативное управление — функция, осуществляющая регулирование всех хозяйственных процессов с целью исключения возникающих отклонений в плановых и учетных данных;
• анализ — функция, определяющая тенденции в работе экономической системы и резервы, которые учитываются при планировании на следующий временной период.
Структурная схема ПК.
Центральные устройства ПК. Микропроцессор, назначение, структура, основные характеристики.
Адаптеры или контроллеры – промежуточные устройства, между внешними устройствами ввода (вывода) и памятью, электронные устройства, управляющие внешними устройствами.
Микропроцессор – для управления работой всех блоков ПК и для выполнения арифметических и логических операций.
МП: 1) Устройство управления – формирует и подаёт во все блоки ПК в нужный момент времени сигналы управления, обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций.
2) Устройство управления – формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передаёт в соответствующие блоки ПК. Опорную последовательность импульсов устройство управления получает от генератора тактовых импульсов.
3) Арифметико-логическое устройство – для выполнения арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией. Для ускоренных операций с числами с плавающей точкой к АЛУ подключён дополнительный математический сопроцессор.
FPU – Floating Point Unit.
4) КЭШ – служит для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях в ближайшие такты работы ПК, для высокого быстродействия ПК, т.к. оперативная память не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации.
5) Регистры быстродействия ячейки памяти разной длины.
6) Интерфейс – связь с другими устройствами ПК (буферные запоминающие регистры, внутренний интерфейс МП, схемы управления портами вывода и системной шиной).
Порт ввода (вывода) – для подключения к МП других устройств ПК.
Генератор тактовых импульсов – генерирует последовательность электронных импульсов, частота которых определяет тактовую частоту ПК.
Основные параметры МП.
1)Рабочее напряжение.
Тенденция снижения рабочего напряжения ядра МП. U=2,0 В.
Понижение напряжения позволяет уменьшать расстояние между структурными элементами в кристалле МП, не опасаясь электрического перебоя, уменьшается возможность перегрева.
Q=(U^2/R)*t – за единицу.
2)Разрядность.
Разрядность показывает сколько бит данных ОП может принять и обработать в своих регистрах (за 1 операцию).
3)Рабочая тактовая частота.
4) Коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты.
Тактовые сигналы МП получает от генератора тактовых импульсов, расположенного на материнской плате, которая в отличие от МП представляет собой не кристалл кремния, а большой набор проводников и микросхем. По чисто физическим причинам материнская плата не может работать со столь высокими частотами как МП. Для получения более высоких частот в МП происходит внутреннее умножение частоты на коэффициент (3, 3,5 ,4 и т.д.)
1)Размер КЭШ – памяти.
Обмен данными в МП происходит в несколько раз быстрее, чем обмен с другими устройствами. Для того, чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти внутри процессора создаётся буферная область (КЭШ-память), как бы сверхоперативная память. Когда МП нужны данные он сначала обращается в КЭШ, только если там нужных данных нет, происходит его обращение в оперативную память. При работе программ данные считываются из ОП в КЭШ с небольшим опережением.
КЭШ – распределяется по нескольким уровням:
1.выполняется на том же кристалле, что и сам процессор. Объём ~=10 Кб.
2.находится либо в кристалле процессора, либо в том же узле, что и процессор, хотя и располагается на отдельном кристалле.
3.выполняется на быстродействующих микросхемах и размещается на материнской плате, вблизи МП (объём несколько Мб), но работает на частоте материнской платы.
Основные фирмы-производители микропроцессоров: Intel (Pentium, Celeron), AMD (K5,K6), Cyrix/IBM/VIA (6X86, M II, M III).
Рабочие частоты:
Pentium II – 300-450 МГц
Pentium III – 450-1000 МГц
Напряжение на ядре: Pentium III – 2 V, Pentium IV – 1,65 V.
Максимальная температура: 80-90 C
КЭШ: P III :32 Кб – 1 уровень, 512 Кб – 2 уровень,
Cyrix M3 – 64 Кб, 256 Кб.
§
Структура основной памяти состоит из отдельных ячеек, ёмкостью – 1 байт каждая. Каждая ячейка имеет свой уникальный адрес. Основная память имеет для ОЗУ и ПЗУ единое адресное пространство.
ОЗУ – RAM (Random Access Memory)
ПЗУ — ROM (Read-Only Memory)
ОЗУ предназначен для хранения ( программ, промежуточных и окончательных результатов) непосредственно участвующей в вычислительном процессе на текущем этапе функционирования ПК. Это энергозависимая память, т. К. при отключении питания информация в ней теряется, используется для чтения и записи. С точки зрения физического принципа действия различают: динамическую память DRAM и статическую SRAM. Динамическую память можно представить в виде микроконденсаторов, способных накапливать заряд на своих обкладках – наиболее распространённый и экономически доступный вид памяти.
“-“ :
1 как при заряде, так и при разряде неизбежны переходные процессы, т.е. запись происходит медленнее
2 заряды ячеек имеют свойство рассеваться в пространстве невероятно быстро. Если их постоянно не подзаряжать, то утрата данных происходит через сотые доли секунды. Поэтому должна постоянно происходить подзарядка ячеек ОП, что вызывает непроизводительный расход ресурсов вычислительной системы.
3 ячейки статической памяти можно представить как электронные микроэлементы – триггеры, в которых хранится не заряд, а состояние (вкл./выкл.), этот тип памяти обеспечивает более высокое быстродействие, технологически сложнее, дороже.
Микросхемы динамической памяти используются в качестве оперативной памяти, микросхемы статической – в качестве КЭШ.
Основная память в ПК размещается на стандартных панелях-модулях, которые вставляются в специальные разъёмы на материнской плате.
ПЗУ.
В момент включения ПК, в его ОП нет ничего: ни данных, ни программ, но процессору нужны команды первый момент после включения.
Сразу после включения ПК на адресной шине материнской платы выставляется стартовый адрес. Это происходит аппаратно, без участия программ. Микропроцессор обращается по выставленному адресу за своей первой командой и далее начинает работать по программам. Этот исходный адрес не может указывать на оперативную память, в которой ничего нет, он указывает на ПЗУ. Микросхема ПЗУ способна длительное время хранить информацию, даже когда ПК выключен. Комплект программ, находящихся в ПЗУ, образует базовую систему ввода-вывода (BIOS – Basic Input-Output System). Назначение BIOS – проверить состав и работоспособность компьютерной системы, и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жестким и гибким дисками. Программы, входящие в BIOS, позволяют наблюдать на экране диагностические сообщения, а также вмешиваться в ход запуска с помощью клавиатуры. Запись в ПЗУ происходит на заводе-изготовителе (прошивка BIOS).
КЭШ – память, CMOS.
КЭШ – служит для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях в ближайшие такты работы ПК, для высокого быстродействия ПК, т.к. оперативная память не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации.
Размер КЭШ – памяти.
Обмен данными в МП происходит в несколько раз быстрее, чем обмен с другими устройствами. Для того, чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти внутри процессора создаётся буферная область (КЭШ-память), как бы сверхоперативная память. Когда МП нужны данные он сначала обращается в КЭШ, только если там нужных данных нет, происходит его обращение в оперативную память. При работе программ данные считываются из ОП в КЭШ с небольшим опережением.
КЭШ – распределяется по нескольким уровням:
1.выполняется на том же кристалле, что и сам процессор. Объём ~=10 Кб.
2.находится либо в кристалле процессора, либо в том же узле, что и процессор, хотя и располагается на отдельном кристалле.
3.выполняется на быстродействующих микросхемах и размещается на материнской плате, вблизи МП (объём несколько Мб), но работает на частоте материнской платы.
5.СМОS – энергозависимая память. Кроме обычной оперативной и постоянной памяти в ПК имеется небольшой участок памяти для хранения параметров конфигурации ПК.
Для того, чтобы начать работу с дурим оборудованием программы BIOS должны знать, где можно найти нужные параметры. По очевидным причинам их нельзя хранить ни в ПЗУ, ни в ОЗУ. Для этого на материнской плате есть микросхемы энергозависимой памяти, по технологии изготовления называемой CMOS, обладающей нужным энергопотреблением.
От ОЗУ она отличается тем, что её1 содержимое не стирается во время отключения ПК, а от ПЗУ тем, что данные в неё можно заносить и изменять самостоятельно в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы. Эта микросхема питается небольшой батарейкой на материнской плате (хватает на несколько лет). Тот факт, что ПК чётко показывает часы и дату объясняется CMOS.
Внешняя память.
Диски относятся к носителям информации с прямым доступом. Можно обратиться к дорожке, каждая дорожка разбита на сектора. В качестве запоминающей среды у магнитных дисков используются магнитные материалы со специальными свойствами, позволяющими фиксировать два магнитных состояния (два направления намагниченности, соответственно 0 или 1).
Информация на магнитных дисках записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических окружностей – дорожек (треков).
Обмен данными осуществляется последовательно целым числом секторов. Смежные сектора – кластер – минимальная единица размещения информации на диске, состоящей из нескольких секторов – дорожки. При записи и чтении магнитный диск вращается, а механизм управления магнитной головкой подводит её к дорожке, выбранной для записи или считывания информации.
HDD. (Hard Drive Disk) – жёсткий диск.
Внутри механического корпуса на оси электродвигателя располагаются несколько дисков. Корпус HDD либо герметичен, либо имеет защищённое отверстие для свежего воздуха. Большинство электронных элементов управления размещаются в корпусе HDD.
Основные характеристики: ёмкость, среднее время поиска, скорость передачи информации, частота вращения, число дисков.
FDD. (Floppy Drive Disk) – гибкий магнитный диск.
§
По принципу действия:
1 матричные: данные выводятся на бумаге в виде оттиска, образующегося при ударе тонких игл через красящую ленту. Печатающий узел перемещается в горизонтальном направлении и знаки в строке печатаются последовательно. Качество печати напрямую зависит от количества иголок в печатающей головке (9 или 24), а также от возможности вывода точек в процессе печати с частичным перекрытием за несколько проходов печатающей головки.
2 Лазерные: высокое качество печати, не уступающее, но и превосходящее полиграфическое – самые дорогие. В них применяется электронно-графический способ формирования изображения. Лазер служит для создания сверхтонкого светового луча, вычерчивающего на поверхности предварительно заряженного светочувствительного барабана контур невидимого электронного изображения. Барабан при вращении проходит через контейнер, наполненный красящим веществом (тонером), и тонер закрепляется на участках, имеющих статический заряд. При дальнейшем вращении барабана происходит контакт его поверхности с бумажным листом, в результате чего происходит перенос тонера на бумагу. Далее лист бумаги протягивается через нагревающий элемент, частицы тонера спекаются и закрепляются на бумаге.
Качество: разрешение до 50 точек на мм^2
3 Светодиодные: принцип действия похож на лазерный, разница – источником света является линейка светодиодов. Конструкция проще, надёжнее и дешевле, т. К. линейка расположена по всей ширине печатаемой страницы, следовательно отпадает необходимость в механизме формирования горизонтальной развёртки, разрешение приблизительно 600 dpi.
4 Струйные: изображение формируется из пятен, образующихся при попадании капель красителя на бумагу. Выброс микрокапель красителя происходит под давлением, которое развивается в печатающей головке за счёт парообразования. В некоторых моделях капля выбрасывается щелчком, в результате пьезоэлектрического эффекта, при этом форма капли более стабильна (близка к сферической). Матрица печатающей головки обычно содержит 12-64 сопла. Качество печати зависит от формы и размера капли, а также от характера впитывания жидкого красителя. “ ” – небольшое количество движущихся механических частей, следовательно простота, надёжность и низкая стоимость.
“-“ – нестабильность получаемого разрешения, что ограничивает возможность применения в чёрно-белой, полутоновой печати, но в то же время широко используется в цветной печати.
Разрешение >= 600 dpi
Принтеры могут подключаться и через параллельные и через последовательные порты. Параллельные используются для подключения параллельно работающих нескольких принтеров (до 3 штук). Многие быстродействующие принтеры имеют свою буферную память ёмкостью до нескольких сотен Кб.
Устройства обмена данными.
Модем: предназначен для обмена информацией между удалёнными ПК по каналам связи (модулятор демодулятор). Под каналом связи понимают физические линии (проводные, оптоволоконные, кабельные, радиочастотные).
Способ их использования и способы передачи данных (цифровые или аналоговые сигналы).
В зависимости от типа канала связи подразделяют на радиомодемы, кабельные и др.
Наиболее широко применение — телефонные каналы связи: цифровые данные, поступающие в модем из ПК преобразуются в нём путём модуляции (по амплитуде, частоте, фазе) и направляются в телефонную линию. Модем приёмник осуществляет обратное преобразование (демодуляцию) и пересылает восстановленные цифровые данные в свой ПК. По конструкционному исполнению бывают встроенные и внешние, подключаемые через коммуникационный порт.
Основные параметры:
1 производительность (56 Кб в сек.)
2 поддержка протоколов связи и коррекция ошибок.
3 шинный интерфейс (для внутренних)
От протоколов зависит совместимость, от шинного интерфейса зависит простота установки и настройки модема.
Модемы поддерживают функцию факса.
Производители: USRobotics, Motorola, Telebit и др.
Системная общая шина: основная интерфейсная система ПК, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой.
Она включает в себя:
1 кодовую шину данных, * содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов * числового ввода операнда.
2 кодовую шину адреса, * — *, кода адреса ячейки основной памяти и порта ввода-вывода внешнего устройства
3 кодовую шину инструкций, * — *, для передачи инструкций во все блоки ПК.
4 шина питания
Системная шина имеет три направления передачи информации:
1 между микропроцессором и основной памятью
2 между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств
3 между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств
Управление шины осуществляется микропроцессором либо непосредственно, либо через дополнительную микросхему: контроллер шины, формирующий основные сигналы управления.
§
Программное обеспечение (совокупность необходимых программ для обработки различных данных)
Основная классификация:
1) прикладной уровень(представляет собой комплекс прикладных программ с помощью которых выполняется конкретная задача, отвечает за взаимодействие с аппаратными средствами и хранится в BIOS)
2) служебный уровень (автоматизированные работы по проверке и настройке компьютерной системы)
3) системный уровень (обеспечивает взаимодейтсиве других программ компьютера с базовым уровнем и непосредственно с аппаратным обеспечением)
4) базовый уроень( тестирует оборудование после каждого включения ЭВМ, передает управление загрузчику определенной системы, управляет электропитнием при выключении ЭВМ)
Системное ПО ПК
Обеспечивает взыимодействие других прогрмм компьютерас базовым уровнем и непосредственно с аппаратным обеспечением
Совокупность ПО системного уровня образует ядро ОС ЭВМ
Ядро ОС выполняет следующие функции:
1) управление и распределение полями ОЗУ и ВЗУ
2) управляет процессами ввода-вывода
3) поддержка файловой системы – файлов хранящихся в ВЗУ
4) управляет устройствами через специальные программы-драйверы
5) организация взаимодействия выполняемых в данный момент программ и задач
6представление интерфейса пользователю(система соновного меню,панели инструментов и тд)
14 Пакеты Прикладных Программ.
1)ППП: бухучёта, финансовой деятельности, управления персоналом, управления материальными запасами, производственное управление, банковские информационные системы.
(высокие требования к оперативности обработки данных, большие объёмы хранимой информации, наличие дружественного интерфейса для конечного пользователя.)
2)ППП: для поддержания работы конструкторов и технологов, разработка чертежей, схем, диаграмм, графическое моделирование и конструирование, создание библиотек стандартных элементов чертежей.
(высокие требования к технической части системы, к обработке данных, наличие библиотек встроенных функций, объектов, интерфейсов с графическими системами и базами данных.)
3)ППП: программные продукты, обеспечивающие независимые от предметной области, математические, статические и др. методы решения задач, типовых уравнений имитационного моделирования.
4)ППП: осуществляют организованное управление деятельностью офиса.
5)органайзеры (планировщики) – распределение рабочего времени.
6)программы переводчики, средства орфографии, распознавание текста.
7)коммуникационные программы – организация взаимодействия пользователя с удалёнными абонентами сети.
8_ППП: программные продукты, поддерживающие информационные технологии конечных пользователей.
1.настольные системы управления базами данных (СУБД)
БД (база данных) – огромные массивы данных организованных в табличные структуры.
Основные функции СУБД:
— создание пустой (незаполненной) структуры БД.
— представление средств её заполнения или импорта данных из таблиц и других БД.
— обеспечение возможности доступа к данным, предоставление средств поиска и фильтрации.
Сервер БД – вид программного обеспечения для создания и использования при работе в сети интегрированных БД в архитектуре «клиент-сервер».
Общим для различных серверов БД является использование реляционных SQL (Structured Query Languagr) для запросов данных.
2.текстовые процессоры – осуществляют автоматическое форматирование документов, вставку рисованных объектов и графиков, составление оглавлений и указателей, проверку орфографии, шрифтовое оформление и т.д.
3.табличные процессоры – удобная среда для вычислений силами конечного пользователя, специальная обработка функций, работа с БД.
4.презентационная графика – создание презентаций, слайд-фильмов и их редактирование.
1)ППП: использование аудио и видео информации.
(библиотека, процесс обучения, досуг).
2)ППП: экспертные системы – анализ данных, содержащихся в БД.
(исходные данные хорошо формализуются, но для принятия решений требуются профессиональные знания.)
ППП: обеспечение компьютерно-издательской деятельности (форматирование, редактирование текстов, разбивка на страницы, монтировка графики и подготовка иллюстриций.)
§
Инструментальная среда пользователя представлена следующими специальными средствами, в ППП:
· Библиотека функций, процедур, объектов и методов обработки
· Макрокоманды
· Клавишные макросы
· Языковые макросы
· Конструкторы экранных форм и отчетов
· Конструкторы меню
Этапы обработки программ под управлением ОС
Трансляция (перевод на язык машинных кодов) может выполняться с использованием средств компиляторов или интерпретаторов. Компиляторы транслируют всю программу, но без ее выполнения. Интерпретаторы выполняют пооператорную обработку и выполнение программы. Существуют специальные программы, предназначенные для трассировки и анализа выполнения других программ: отладчики (debugger), они позволяют осуществлять трассировку (отслеживание выполнения программы в пооператорном варианте), идентификацию места и вида ошибок в программе, наблюдение за изменением значения переменных, выражений и т.д.
Системы программирования включают: компилятор, интегрированную среду разработки программ – редактор, набор библиотек, отладчик, средства активизации кода программы, сервисные средства для работы с библиотеками, текстовыми и двоичными файлами, справочные системы
Интегрированная среда разработки программ:
· Основное назначение – повышение производительности труда
· Автоматизация создания кодов программ обеспечивающих интерфейс графического типа
· Разработка приложений для архитектуры клиент-сервер, запросов, отчетов
Case- технология – программный комплекс, автоматизирующий весь технологический процесс анализа, проектирования, разработки и сопровождения сложных программных систем.
Инструментарий технологии программирования. Инструментальная среда пользователя
Инструментальная среда пользователя представлена следующими специальными средствами, в ППП:
· Библиотека функций, процедур, объектов и методов обработки
· Макрокоманды
· Клавишные макросы
· Языковые макросы
· Конструкторы экранных форм и отчетов
Конструкторы меню
Операционные системы.
—это совокупность программных средств, обеспечивающих управление аппаратной частью компьютера и прикладными программами, а также их взаимодействие между собой и пользователем. Основная функция всех ОС – посредническая. Заключается в обеспечении нескольких видов интерфейса. 1)между пользователем и программно-аппаратными средствами (интерфейс пользователя), 2)между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно-программный интерфейс), 3) между разными видами программного обеспечения (программный интерфейс). ОС для ПК делятся на: 1)одно и многозадачные, 2)одно и многопользовательские, 3)непереносимы и переносимые на другие типы компьютеров, 4)несетевые и сетевые. Все ОС способны обеспечивать как пакетный, так и диалоговый режим работы с пользователем. В пакетном режиме ОС автоматически используют заданную последовательность команд. Суть диалогового режима в том, что ОС находится в ожидании команды и, получив её, приступает к использованию, выполнив, возвращает отклик и ждёт очередной команды. Способность ОС прерывать текущую работу и реагировать на события, вызываемые пользователем, с помощью управляющих устройств воспринимается как диалоговый режим. По реализации интерфейса различают: 1)графический режим (реализует более сложный интерфейс, в котором, в качестве органа управления, кроме клавиатуры, может использоваться мышь или адекватное устройство позиционирования. 2)неграфический режим (MSDOS) (реализует интерфейс командной строки, основным устройством управления является клавиатура). Работа с графическими ОС основана на взаимодействии активных и пассивных экранных элементов управления. Активные: указатель мыши, пассивные: экранные кнопки, окна, значки. Интерфейсные среды разработки программ. 1)ОС Unix. Многопользовательская и многозадачная ОС. Создана корпорацией Bell Lobo rotary. Использует принцип открытых систем и реализует переносимость прикладных программ с одного компьютера на другой и поддержку раскр обработки данных ЭВМ. Получила распространение для суперкомпьютеров, рабочих станций и профессиональных ПК. 2)ОС MSDOS. Однозадачная, ориентирована на командный режим, отсутствие поддержки мыши и принтера, отсутствие единого стандарта на интерфейс пользователя и принадлежности программ. 3)ОС ОС12. Разработано фирмой IBM для ПК на основе системной прикладной архитектуры. Ранее использовалось для больших ЭВМ. Это многозадачная, однопользовательская ОС, обеспечивает как текстовый, так и графический интерфейс пользователя. 4)ОС Windows. Многопользовательская и многозадачная ОС. С графическим интерфейсом и расширенными сетевыми возможностями. Это интегрированная среда обеспечивает эффект обмена текстовой, графической, звуковой и видео информацией между отдельными программами. Отвечает потребностям администраторов сетей и обладает интегрированной высокопроводимой сетевой архитектурой. В семействе Windows используется объёмно – ориентированный подход, который выражается в том, что интерфейс представляет собой подобие реального мира, а работа с ПК сводится к действиям с объёмными объектами. В Windows заложен принцип WYSYWYG, за счёт которого на принтере формируется такое же изображение как и на экране дисплея. Plug and Play позволяют без ручной настройки подключать новые устройства и ЭВМ. ОС, поддерживающие этот принцип, автоматически подбирают драйвер, необходимый для работы нового подключённого устройства. 5)Сетевые ОС. Обеспечивают обработку, передачу, хранение данных в сети. Представлены различных видов. 5)Windows NT. Многозадачная ОС. Сервер и использование различных протоколов транспортного уровня. Позволяет каждой абонентской системе в сети быть сервером и клиентом. Осуществляет совместную работу группы пользователей. Имеет адресацию операций и внешнюю память большого размера и обеспечивает поддержку мультипроцессорной обработки.
§
Основные назначения любой сети: предоставление информационных и вычислительных ресурсов, подключение к ней пользователей. С этой точки зрения можно рассматривать ЛВС как совокупность серверов и рабочих станция. Сервер – компьютер, обеспечивающий пользователя сети определёнными услугами. Могут осуществлять хранение данных, управление БД, удалённую обработку заданий, печать заданий и другие функции. Примеры. 1) file – сервер. Хранит данные пользователей и обеспечивает им доступ к этим данным, также выполняет функции архивирования данных, синхронизацию изменений данных различными пользователями, передачу данных. Работает под управлением специальной оперативной системы, которая обеспечивает одновременный доступ пользовательской сети данных. Требования, предъявляемы и ср. серв.: большая скорость оперативной и внешней памяти. 2)серверы печати. Применяются для работы с принтерами общественного пользования, со специальным устройством печати, которое требует специального управления аппаратурой. 3)сервер обработки данных. Представляет возможность использования вычислительной мощности и программного обеспечения удалённых высокопроизв машин, для выполнения задач, требующих больших затарат времени. При этом пользователь продолжает работу в то время как вычислительный сервер обслуживает его задачу. 4)рабочая станция – ПЭВМ, подключённый к сети, через который пользователь получает доступ к её ресурсам. Рабочая станция функционирует как в сетевом, так и в локальном режиме. Она оснащена собственной оперативной системой, обеспечивает пользователя всеми необходимыми инструментами для решения прикладных задач.
Топологии ЛВС
Топология – логическая схема соединения компьютеров в сети
1.Кольцевая – замкнутое кольцо. Данные передаются последовательно от узла к узлу
Каждый промежуточный узел между передатчиком и приемником ретранслирует преданное сообщение. Принимающий узел распознает и получает только те сообщения, которые адресованы ему. Пакеты данных передаются по кольцу до тех пор, пока они не попадут к станции назначения.
Топология идеальна для сетей, занимающих небольшое пространство, в ней отсутствует центральный узел, что повышает надежность сети, ретрансляция информации позволяет использовать любые типы кабелей
«-» последовательное обслуживание узлов снижает быстродействие сетей. Выход из строя одного из узлов нарушает целостность кольца и требует специальных мер для сохранения тракта передачи информации.
2. Шинная
Коммуникационный кабель, объединяющий узлы в сети, образует незамкнутую линию, так называемую шину. Все устройства имеют доступ к общей линии. Коммуникационный кабель имеет два конца, на которые установлены ограничители, называемые терминаторами. Промежуточные узлы не выполняют никаких ретрансляции. Принимающий узел распознает данные, предназначенные для него и читает переданное сообщение.
« » Обслуживание параллельное. Это обеспечивает высокое быстродействие. Сеть легко наращивать и конфигурировать. Устойчива к возможным неисправностям отдельных узлов.
«-» малая протяженность и невозможность использовать различные типы кабеля.
3. Звездообразная
Центральное устройство – концентратор, объединяющий все станции. Каждый передающий узел имеет собственную кабельную линию, связывающую его с центром. Вся информация передается через центр, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует информационный поток получателю. Центральная точка может быть активной, пассивной или интеллектуальной.Пассивный – концентратор, соединяющий все лучи звезды Активный – дополнительно выполняет функцию регенерации сигнала
Интеллектуальный – помимо усиления сигнала производит выбор пути
« » звезда упрощает взаимодействие узлов
«-» целостность сети зависит от центрального узла
Типы кабельных систем.
1) Витая пара – изолированные проводники, скрученные друг с другом. Скручивание требуется для уменьшения затухания сигнала, для уменьшения влияние внешних э/м полей на передаваемые сигналы (телефонный кабель). « » — дешевизна (используются в небольших дешёвых сетях), «-« — плохая помехозащищенность, низкая скорость переачи информации.
2) 2)Коаксиальные кабели. Обладает более более высокой механической прочностью, помехозащищенностью и более высокой скоростью передачи информации, технологичны, экранирован, что позволяет использовать в среде э/м полей.Ля промышленного использования выпускаются двух видов: толстый и тонкий. Толстый – более прочен и предаёт сигналы нужной амплитуды на большее расстояние, чем тонкий. Тонкий – дешевле, толстый даёт более надёжную защиту от внешних сигналов, но требует использование специального отвода для подключения компьютера
3) Оптоволоконный. Идеальная передающая среда, не подвержен действию э/м полей и сам практически не имеет излучения, следовательно может быть использован в сетях промышленной секретности, но дорогой, менее технологичен в эксплуатации.
Характеристика основных типов ЛВС.
1)сети типа Ethernet. Сети данного типа имеют топологию шина, средой передачи является коаксиальный кабель. Теоретически возможная длина – 6-6,5 км. , но на практике – 2 км. Узлы сети равноправны и подключаются к общему магистральному кабелю. Все узлы одновременно слышат передаваемую информацию, но получает тот, которому она адресована. Различают «толстый» и «тонкий» Ethernet. (в зависимости от кабеля) Для «толстого» характерны большие расстояния, но «тонкий» хорошо изгибается, поэтому может быть подведён непосредственно к компу, отсюда способ подключения более простой. 2)IBM Token Ring Network. Среда передачи – замкнутое кольцо, используются практически любые кабели. 3)Сети типа ArcNet. Стандартная топология (звездообразная). Не является самой быстрой, кабель коаксиальный, характеризуется надёжностью, простотой наладки, простотой диагностики сбоя, низкой стоимостью. Самая простая среди ЛВС по установке и поиску неисправностей.
§
Тестирование – процесс выполнения программы с целью установления наличия в ней ошибок. Тест должен быть направлен не на подтверждение работоспособности программы, а на выявление в ней возможно большего числа ошибок. Под тестом будем понимать набор специально подобранных исходных данных и соответствующих эталонных (окончательных и промежуточных) результатов.
Методы проектирования тестов
1 Метод «черного ящика» (программа рассматривается как черный ящик)
Важным является только соответствие входной и выходной информации программного модуля
Необходимо перебрать все варианты исходных данных что в большинстве случаев невозможно
2 Метод «белого ящика»
Учитывает эффект работы алгоритма
В программе известны все связи, но полный перебор маршрутов невозможен:
А) наличие циклов резко увеличивает количество возможных путей
Б)выполнение всех путей не может гарантировать соответствия программы ее спецификации
Пример: если вместо А В написано А-В, то даже при выполнении всех путей программа будет работать неверно
В) В ряде случаев программа выполняется правильно для одних данных и неправильно для других
Пример: если надо определить равенство трех чисел между собой
If (n m k)/3=n then print «числа равны»
НО! 3 3 3
3 2 4
Результат в обоих случаях тот же, но во втором случае результат неверный
3. Комбинированный подход
Рассматриваем программы как «черный ящик» затем подготавливаем дополнительные тесты, учитывающие внутренние структуры программы. Процесс поиска и исправления ошибок называется отладкой. Главной задачей отладки является установление места, являющегося первопричиной появления ошибки.
Классификация ошибок. Последовательность, способы и средства их обнаружения. Методика поиска семантических ошибок.
Способы и средства получения информации о ходе вычислительного процесса
1 Аварийная печать
2 Печать в узлах
3 Слежение
4 Прокрутка
5 Контроль индексов
Методика поиска семантических ошибок
Локализация : установление сущности ошибки-> установление фрагментов программы с ошибкой (печать в узлах)-> установление конкретного места.
1.Прослеживание по схеме алгоритма
2.Обратное отслеживание идентификаторов
3.Ручная прокрутка программы
Экономическая информационная система. Определение, задачи, характеристики, этапы развития.
Развитие ЭИС
В 50-е годына ЭВМ в основном решались отдельные экономические задачи, связанные с необходимостью переработки больших информационных массивов, например, такие, как начисление заработной платы, составление статистических отчетов и т.д., или задачи, выполняющие оптимизационные расчеты, например, решение транспортной задачи.
В 60-е годывозникает идея комплексной автоматизации управления предприятиями и интеграции информационного обеспечения на основе баз данных. Реальностью автоматизированные системы управления стали в 70-е годы на базе ЭВМ 3-го поколения, которые позволили создавать вычислительные системы с распределенной терминальной сетью. Однако недостаточное быстродействие и надежность вычислительных машин, отсутствие гибких средств реализации информационных потребностей пользователей не смогли превратить ЭИС в инструмент коренного повышения эффективности управления предприятиями.
80-годы отмечены внедрением персональных ЭВМ в практику работы управленческих работников, созданием широкого набора автоматизированных рабочих мест (АРМов) на базе языков 4-го поколения (4GL), позволяющих с помощью генераторов запросов, отчетов, экранных форм, диалога быстро разрабатывать удобные для пользователей приложения. Однако рассредоточение ЭИС в виде АРМов, локальная («островная») автоматизация не способствовали интеграции управленческих функций и, как следствие, существенному повышению эффективности управления предприятием.
Для 90-х годов характерно развитие телекоммуникационных средств, которое привело к созданию гибких локальных и глобальных вычислительных сетей, предопределивших возможность разработки и внедрения корпоративных ЭИС (КЭИС). КЭИС объединяют возможности систем комплексной автоматизации управления 70-х годов и локальной автоматизации 80 — годов. Наличие гибких средств связывания управленческих работников в процессе хозяйственной деятельности, возможность коллективной работы, как непосредственных исполнителей хозяйственных операций, так и менеджеров, принимающих управленческие решения, позволяют во многом пересмотреть принципы управления предприятиями или проводить кардинальный реинжиниринг бизнес-процессов.
Понятие ЭИС
Методологическую основу проектирования ЭИС составляет системный подход, в соответствии с которым любая система представляет собой совокупность взаимосвязанных объектов (элементов), функционирующих совместно для достижения общей цели. Для системы характерно изменение состояний объектов, которые с течением времени происходят в результате взаимодействия объектов в различных процессах и с внешней средой. В результате такого поведения системы важно соблюдение следующих принципов:
• эмерджентности, то есть целостности системы на основе общей структуры, когда поведение отдельных объектов рассматривается с позиции функционирования всей системы;
• гомеостазиса, то есть обеспечения устойчивого функционирования системы и достижения общей цели;
• адаптивности к изменениям внешней среды и управляемости посредством воздействия на элементы системы;
• обучаемости путем изменения структуры системы в соответствии с изменением целей системы.
С позиций кибернетики процесс управления системой, как направленное воздействие на элементы системы для достижения цели, можно представить в виде информационного процесса, связывающего внешнюю среду, объект и систему управления. При этом внешняя среда и объект управления информируют систему управления о своем состоянии, система управления анализирует эту информацию, вырабатывает управляющее воздействие на объект управления, отвечает на возмущения внешней среды и при необходимости модифицирует цель и структуру всей системы.
Основные блоки персонального компьютера и их назначение
Персональный компьютер в своем составе содержит следующие основные элементы:
· микропроцессор;
· системную шину;
· основную память;
· внешнюю память;
· порты ввода-вывода внешних устройств;
· адаптеры устройств;
· внешние устройства.
Микропроцессор
Микропроцессор (МП) — центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.
В состав микропроцессора входят следующие устройства:
Устройство управления (УУ), обеспечивающее выполнение следующих функций:
формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций;
формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки ЭВМ;
формирует опорную последовательность импульсов, получаемую от генератора тактовых импульсов.
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией.
Интерфейс (interface) — совокупность средств сопряжения и связи устройств компьютера, обеспечивающая их эффективное взаимодействие.
Порт ввода-вывода (I/O port) — аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессору другое устройство.
Генератор тактовых импульсов генерирует последовательность электрических импульсов; частота генерируемых импульсов определяет тактовую частоту машины.
Промежуток времени между соседними импульсами определяет время одного такта работы машины, или просто, такт работы машины.
Частота генератора тактовых импульсов является одной из основных характеристик персонального компьютера и во многом определяет скорость его работы, ибо каждая операция в машине выполняется за определенное количество тактов.
Системная шина — основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой.
Системная шина включает в себя:
· шину данных, содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов числового кода (машинного слова) операнда;
· шину адреса, содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов кода адресной ячейки основной памяти или порта ввода-вывода внешнего устройства;
· шину команд, содержащую провода и схемы сопряжения для передачи инструкций (управляющих сигналов, импульсов) во все блоки машины;
· шину питания, содержащую провода и схемы сопряжения для подключения блоков ПК к системе энергопитания.
Все блоки, а точнее их порты ввода-вывода, через соответствующие унифицированные разъемы (стыки) подключаются к шине единообразно: непосредственно или через контроллеры (адаптеры). Управление системной шиной осуществляется микропроцессором либо непосредственно, либо, что чаще, через дополнительную микросхему контроллер шины, формирующий основные сигналы управления. Обмен информацией между внешними устройствами и системной шиной выполняется с использованием ASCII-кодов.
Основная память (ОП) предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств: постоянное запоминающее устройств (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).
ПЗУ предназначено для хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной информации позволяет оперативно только считывать информацию, хранящуюся в нем (изменить информацию в ПЗУ нельзя).
ОЗУ предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе, выполняемом ПК в текущий период времени.
Главными достоинствами оперативной памяти являются ее высокое быстродействие и возможность обращения к каждой ячейке памяти отдельно (прямой адресный доступ к ячейке). В качестве недостатка оперативной памяти следует отметить невозможность сохранения информации в ней после выключения питания машины (энергозависимость).
Кроме основной памяти на системной плате ПК имеется и энергонезависимая память, постоянно питающаяся от своего аккумулятора; в ней хранится информация об аппаратной конфигурации ПК (обо всей аппаратуре, имеющейся в компьютере), которая проверяется при каждом включении системы.
Внешняя память относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения любой информации, которая может когда-либо потребоваться для решения задач. В частности, во внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера. Внешняя память содержит разнообразные виды запоминающих устройств, но наиболее распространенными из них, имеющимися практически на любом компьютере, являются показанные на структурной схеме (рис. 2.) накопители на жестких (НЖМД) и гибких (НГМД) магнитных дисках.
Назначение этих накопителей: хранение больших объемов информации, запись и выдача хранимой информации по запросу в оперативное запоминающее устройство. Различаются НЖМД и НГМД лишь конструктивно, объемами хранимой информации и временем поиска, записи и считывания информации.
В качестве устройств внешней памяти часто используются также накопители на лазерных оптических дисках (CD-ROM — Compact Disk Read Only Memory) и реже — запоминающие устройства на кассетной магнитной ленте (стримеры).
Источник питания — блок, содержащий системы автономного и сетевого энергопитания ПК.
Таймер — внутримашинные электронные часы реального времени, обеспечивающие, при необходимости, автоматический съем текущего момента времени (год, месяц, часы, минуты, секунды и доли секунд). Таймер подключается к автономному источнику питания — аккумулятору и при отключении машины от сети продолжает работать.
Внешние устройства (ВУ) ПК — важнейшая составная часть любого вычислительного комплекса, достаточно сказать, что по стоимости ВУ составляют до 80 — 85 % стоимости всего ПК.
ВУ ПК обеспечивают взаимодействие машины с окружающей средой: пользователями, объектами управления и другими ЭВМ.
К внешним устройствам относятся:
· внешние запоминающие устройства (ВЗУ) или внешняя память ПК;
· диалоговые средства пользователя;
· устройства ввода информации;
· устройства вывода информации;
· средства связи и телекоммуникации.
Диалоговые средства пользователя включают в свой состав видеомониторы (дисплеи) и устройства речевого ввода-вывода информации.
Видеомонитор (дисплей) — устройство для отображения вводимой и выводимой из ПК информации.
Устройства речевого ввода-вывода относятся к быстро развивающимся средствам мультимедиа.
Устройства речевого ввода — это различные микрофонные акустические системы, «звуковые мыши», например, со сложным программным обеспечением, позволяющим распознавать произносимые человеком звуки в виде букв, слов и цифр, идентифицировать их, закодировать в цифровой вид и выдать команду ПК.
Устройства речевого вывода — это различные синтезаторы звука, выполняющие преобразование цифровых кодов в буквы и слова, воспроизводимые через громкоговорители (динамики) или звуковые колонки, подсоединенные к компьютеру.
К устройствам ввода информации относятся:
клавиатура — устройство для ручного ввода числовой, текстовой и управляющей информации в ПК;
графические планшеты (дигитайзеры) — для ручного ввода графической информации, изображений путем перемещения по планшету специального указателя (пера); при перемещении пера автоматически выполняется считывание координат его местоположения и ввод этих координат в ПК;
сканеры (читающие автоматы) — для автоматического считывания с бумажных носителей и ввода в ПК машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей;
устройства указания (графические манипуляторы) — для ввода графической информации на экран дисплея путем управления движением курсора по экрану с последующим кодированием координат курсора и вводом их в ПК (джойстик — рычаг, «мышь», трекбол — шар в оправе, световое перо и др.);
сенсорные экраны — для ввода отдельных элементов изображения, программ или команд с полиэкрана дисплея в ПК.
К устройствам вывода информации относятся:
принтеры — печатающие устройства для регистрации информации на бумажный носитель;
графопостроители (плоттеры) — для вывода графической информации (графиков, чертежей, рисунков) из ПК на бумажный носитель.
Устройства связи и телекоммуникации используются для связи с приборами и другими средствами автоматизации (согласователи интерфейсов, адаптеры, цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи и т.п.) и для подключения ПК к каналам связи, к другим ЭВМ и вычислительным сетям (сетевые интерфейсные платы, «стыки», мультиплексоры передачи данных, модемы).
В частности, сетевой адаптер является внешним интерфейсом ПК и служит для подключения ее к каналу связи для обмена информацией с другими ЭВМ, для работы в составе вычислительной сети. В качестве сетевого адаптера подключения к удаленной ЭВМ через телефонную линию используется модулятор-демодулятор телефонного сигнала (модем).
Многие из названных выше устройств относятся к условно выделенной группе — средствам мультимедиа.
Мультимедиа (multimedia — многосредовостъ) средства — это комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих человеку общаться с компьютером, используя самые разные, естественные для себя среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и др.
К средствам мультимедиа относятся:
· устройства речевого ввода и вывода информации;
· микрофоны и видеокамеры;
· акустические и видеовоспроизводящие системы с усилителями, звуковыми колонками, большими видеоэкранами;
· звуковые и видеоплаты, платы видеозахвата, снимающие изображение с видеомагнитофона или видеокамеры и вводящие его в ПК;
· сканеры (поскольку они позволяют автоматически вводить в компьютер печатные тексты и рисунки);
· внешние запоминающие устройства большой емкости на лазерных оптических дисках, часто используемые для записи звуковой и видеоинформации.
Основные элементы конструкции ПК
Конструктивно ПК выполнены в виде центрального системного блока, к которому через разъемы — стыки подключаются внешние устройства: дополнительные блоки памяти, клавиатура, дисплей, принтер и др.
Системный блок обычно включает в себя системную плату, блок питания, накопители на дисках, разъемы для дополнительных устройств и платы расширения с контроллерами — адаптерами внешних устройств.
На системной плате (часто ее называют материнской платой — motherboard), в свою очередь, размещаются:
· микропроцессор;
· математический сопроцессор;
· генератор тактовых импульсов;
· модули (микросхемы) ОЗУ и ПЗУ;
· микросхема CMOS-памяти;
· адаптеры клавиатуры, НМД и НГМД;
· порты ввода-вывода;
· контроллер прерываний;
· таймер и др.
Все они подсоединяются к материнской плате с помощью разъемов (слотов).