Вычислительная техника Рахманова И О Основные определения

Вычислительная техника Рахманова И. О.

Основные определения o o Вычислительная техника – это совокупность устройств, предназначенных для автоматической или автоматизированной обработки данных Вычислительная система - конкретный набор взаимодействующих между собой устройств и программ, предназначенный для обслуживания одного рабочего участка

Основные определения o Компьютер — это электронной прибор, предназначенный для автоматизации работы с данными: n n создания хранения обработки транспортировки

История развития средств вычислительной техники o См. таблицу

Методы классификации компьютеров Классификация по назначению: o большие ЭВМ (мэйнфрейм (mainframe) ) o мини-ЭВМ o микро-ЭВМ o персональные компьютеры n n n массовые деловые портативные развлекательные рабочие станции

Классификация по назначению Большие ЭВМ o o Для обслуживания крупных организаций и отраслей народного хозяйства Основа для вычислительных центров (ВЦ)

Классификация по назначению Большие ЭВМ Состав ВЦ: o Центральный процессор o Группа системного программирования o Группа прикладного программирования o Группа подготовки данных o Группа технического обеспечения o Группа информационного обеспечения o Отдел выдачи данных

Классификация по назначению Большие ЭВМ o Центральный процессор - стойки аппаратуры в отдельном помещении с повышенными требованиями по температуре, влажности, защищенности от электромагнитных помех, пыли и дыма

Классификация по назначению Большие ЭВМ o Группа системного программирования (системные программисты) - разработка, отладка и внедрение программного обеспечения для управления физическими устройствами (программно-аппаратный интерфейс вычислительной системы)

Классификация по назначению Большие ЭВМ o o Группа прикладного программирования (прикладные программисты) - создание программ для выполнения конкретных операций с данными (пользовательский интерфейс вычислительной системы ) Группа подготовки данных - подготовка данных для прикладных программ

Классификация по назначению Большие ЭВМ o Группа технического обеспечения техническое обслуживание вычислительной системы: n n n ремонт наладка подключением

Классификация по назначению Большие ЭВМ o o Группа информационного обеспечения: обеспечивает технической информацией подразделения ВЦ создает и хранит архивы разработанных программ (библиотеки программ) создает и хранит архивы накопленных данных (банки данных)

Классификация по назначению Большие ЭВМ o Отдел выдачи данных: получает данные от центрального процессора и преобразует их в форму, удобную для заказчика: n n распечатки на принтерах на экранах дисплеев

Классификация по назначению Мини-ЭВМ o Особенности: n n n o уменьшенные размеры меньшая производительность меньшая стоимость. Применение: n n n крупные предприятия научные учреждения высшие учебные заведения

Классификация по назначению Мини-ЭВМ o Назначение: n n n o Управление производством Финансовое планирование и учет Конструирование изделий и деталей Требуется ВЦ

Классификация по назначению Микро-ЭВМ o Микро-ЭВМ: n n n широко доступны не требуют создания ВЦ достаточно небольшой вычислительной лаборатории

Классификация по назначению Микро-ЭВМ o Программисты вычислительной лаборатории сочетают качества системных и прикладных программистов: n n n внедрение приобретенного или заказанного программного обеспечения (ПО) доводка и настройка ПО, согласование ПО с другими программами и устройствами компьютера

Классификация по назначению Персональный компьютер o o ПК - для обслуживания одного рабочего места Ранняя классификация ПК: n Бытовой ПК (с мультимедиа) o o n текст графика звук видео Профессиональный ПК

Классификация по назначению Персональный компьютер o Классификация по международным сертификационным стандартам РС 99 РС 2002 (1999 -2002 гг. ): n n n Consumer PC (массовый ПК); Office PC (деловой ПК); Mobile PC (портативный ПК); Workstation PC (рабочая станция); Entertainment PC (развлекательный ПК).

Классификация по назначению Персональный компьютер Требования к разным типам ПК: o портативные ПК - наличие средств компьютерной связи o рабочие станции - повышенные требования к устройствам хранения данных o развлекательные ПК — повышенные требования к средствам воспроизведения графики и звука

Классификация по специализации Классификация по уровню специализации: o Универсальные – на их базе можно собирать вычислительные системы произвольного состава (конфигурации) o Специализированные - предназначены для решения конкретного круга задач: n n бортовые компьютеры автомобилей, судов, самолетов, космических аппаратов графические станции файловые серверы (объединяют компьютеры предприятия в сеть) сетевые серверы (передают информацию участникам всемирной компьютерной сети)

Классификация по типоразмерам o o o Настольные (desktop), Портативные (notebook) Карманные (palmtop)

Классификация по типоразмерам Настольные модели - принадлежность рабочего места: o простота изменения конфигурации o простота оптимальной настройки компьютерной системы для решения конкретных задач

Классификация по типоразмерам Портативные модели o o удобны для транспортировки используются в качестве средства связи

Классификация по типоразмерам Карманные модели Интеллектуальная записная книжка: o хранение оперативных данных o обеспечение быстрого доступа к данным o часто имеют жестко встроенное программное обеспечение

Классификация по типоразмерам Мобильные устройства o Сочетают функции: n n o карманных моделей компьютеров средств мобильной связи (сотовых телефонов) Обеспечивают возможность мобильной работы с Интернетом

Классификация по совместимости Совместимость определяет: o взаимозаменяемость узлов, предназначенных для разных компьютеров, o возможность переноса программ с одного компьютера на другой o возможность совместной работы разных типов компьютеров с одними и теми же данными

Классификация по совместимости Виды совместимости o аппаратная совместимость: n n o o o аппаратная платформа IBM PC аппаратная платформа Apple Macintosh совместимость на уровне операционной системы программная совместимость на уровне данных

Классификация по типу используемого процессора o Процессор — основной компонент компьютера, выполняющий все операции с данными n n o o в ЭВМ — специальный блок, в ПК — специальная микросхема компьютеры одной аппаратной платформы могут различаться по типу используемого процессора Тип процессора определяет технические свойства компьютера

Состав вычислительной системы o Состав вычислительной системы называется конфигурацией: n n аппаратная конфигурация программная конфигурация

Состав вычислительной системы Аппаратное обеспечение o o Аппаратное обеспечение вычислительных систем – это устройства и приборы, образующие аппаратную конфигурацию По способу расположения устройств относительно центрального процессорного устройства: n n внутренние устройства внешние устройства (периферийные, устройства ввода-вывода)

Состав вычислительной системы Аппаратный интерфейс o o o Аппаратный интерфейс - аппаратно-логические устройства для согласования отдельных узлов и блоков Стандарты на аппаратные интерфейсы протоколы Протокол — это совокупность технических условий, которые должны быть обеспечены разработчиками устройств для согласования их работы с другими устройствами

Состав вычислительной системы Аппаратный интерфейс Аппаратные интерфейсы: o последовательные – передача данных бит за битом o параллельные – передача данных одновременно группами битов. Количество битов в одной посылке определяется разрядностью интерфейса

Состав вычислительной системы Параллельный интерфейс o o o Имеет более сложное устройство Обеспечивает более высокую производительность. Применяется там, где важна скорость передачи данных: n n n o для подключения печатающих устройств ввода графической информации устройств записи данных на внешний носитель Производительность измеряется байтами в секунду (байт/с; Кбайт/с; Мбайт/с).

Состав вычислительной системы Последовательный интерфейс o o o Имеет более простое устройство Не требует синхронизации работы передающего и принимающего устройства (асинхронный интерфейс) Ниже коэффициент полезного действия из-за наличия служебных данных (на один байт полезных данных могут приходиться 1 -3 служебных бита) Обмен производится битами Производительность измеряют битами в секунду (бит/с, Кбит/с, Мбит/с).

Состав вычислительной системы Программное обеспечение (ПО) o o o Программы — это упорядоченные последовательности команд Конечная цель компьютерной программы — управление аппаратными средствами. Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии

Состав вычислительной системы Программное обеспечение o o o Состав ПО вычислительной системы — программная конфигурация взаимосвязь программ — межпрограммный интерфейс Межпрограммный интерфейс: n n базируется на протоколах взаимодействия обеспечивается распределением программного обеспечения на несколько взаимодействующих между собой уровней

Состав вычислительной системы Программное обеспечение o Уровни ПО представляют собой пирамидальную конструкцию (снизу вверх): n n o o o Базовый Системный Служебный Прикладной Каждый следующий уровень опирается на ПО предшествующих уровней Каждый вышележащий уровень повышает функциональность всей системы Пример: вычислительная система с ПО базового уровня не способна выполнять большинство функций, но позволяет установить системное ПО

Программное обеспечение Базовый уровень o o o Нижний уровень ПО — базовое программное обеспечение. Отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. входит в состав базового оборудования хранится в специальных микросхема ПЗУ (Read Only Memory, ROM) Программы и данные записываются ( «прошиваются» ) в микросхеме ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации.

Программное обеспечение Базовый уровень o o Изменяемое базовое ПО хранится в перепрограммируемых постоянных запоминающих устройствах (ППЗУ — Erasable and Programmable Read Only Memory, EPROM). Изменение содержания ПЗУ можно выполнять: n n непосредственно в составе вычислительной системы (флэш-технология) вне вычислительной системы на специальных устройствах (программатор).

Программное обеспечение Системный уровень o o o Обеспечивает взаимодействие прочих программ с базовым ПО и непосредственно с аппаратным обеспечением Выполняет «посреднические» функции Содержит: n n драйверы устройств средства обеспечения пользовательского интерфейса.

Программное обеспечение Системный уровень o o Совокупность ПО системного уровня образует ядро операционной системы. Наличие ядра операционной системы — непременное условие практической работы человека с вычислительной системой

Программное обеспечение Служебный уровень o o o ПО служебного уровня взаимодействует с ПО базового и системного уровней Назначение служебных программ (утилит) - автоматизация работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы. Используется для расширения или улучшения функций системных программ

Программное обеспечение Служебный уровень Направления разработки и использования служебного ПО: o интеграция с операционной системой n o изменяют потребительские свойства системных программ в сторону удобства для практической работы автономное функционирование. n n слабо связаны с системным программным обеспечением предоставляют пользователю больше возможностей для персональной настройки их взаимодействия с аппаратным и программным обеспечением

Программное обеспечение Прикладной уровень o o Комплекс прикладных программ для выполнения конкретных заданий Спектр заданий необычайно широк: n n n производственные творческие развлекательно-обучающие

Программное обеспечение Прикладной уровень o o Прикладное ПО опирается на системное От типа операционной системы зависят: n n n универсальность вычислительной системы доступность прикладного ПО широта функциональных возможностей компьютера

Классификация прикладного программного обеспечения o o Текстовые редакторы: автоматизация процесса ввода, редактирования и вывода текста Текстовые процессоры: автоматизация форматирования текста n n Бумажные документы Электронные документы

Классификация прикладного программного обеспечения o Графические редакторы: создание и обработка графических изображений n Растровые редакторы: o o o элементарный объект – точка с яркостью и цветом, представленная координатой Эффективны в случае приоритета цвета над формой Создание новых изображений затруднено (сканировать и редактировать готовое)

Классификация прикладного ПО Графические редакторы n Векторные редакторы: o o Элементарный объект – линия, представленная формулой (более компактное хранение) Процесс рисования – непрерывный пересчет параметров кривой в координаты экранного или печатного изображения Эффективен для чертежно-графических задач Требует более производительных вычислительных систем

Классификация прикладного ПО Графические редакторы n Средства работы с трехмерной графикой: o o Управляют взаимодействием свойств поверхности изображения и источника освещения Создают трехмерную анимацию

Классификация прикладного ПО СУБД o o Управление табличными массивами данных Работа с таблицами: n n n создание заполнение доступ, поиск, фильтрация анализ работа с распределенными данными

Классификация прикладного ПО Электронные таблицы o o o Комплекс средств для хранения и обработки различных типов данных Акцент – преобразование числовых данных, связанных математическими зависимостями Эффективны для автоматизации регулярно повторяющихся вычислений больших объемов числовых данных

Классификация прикладного ПО САПР o o o Системы автоматизированного проектирования для автоматизации проектно-конструкторских работ Обеспечивают технические условия, нормы, правила Охватывают цикл: n n n Сборочный чертеж Рабочие чертежи деталей Технологическая документация Последовательность механической обработки Назначение инструментов и приспособлений Программы для станков с ЧПУ

Классификация прикладного ПО САПР o Функции: n n n Чертежно-графические работы Простейшие расчеты Выбор элементов из больших БД

Классификация прикладного ПО Издательские системы o o Автоматизация верстки полиграфических изданий (промежуточное звено между текстовыми процессорами и САПР) Расширенные средства управления взаимодействием текста с параметрами страницы и графическими объектами Более низкие возможности подготовки текстов Применяются к готовым текстам и графическим документам

Классификация прикладного ПО Экспертные системы o o Анализ данных в базах знаний с выдачей рекомендаций по запросу пользователя Единица хранения – факты и отношения между ними (устанавливаются экспертами) Эффективны для хорошо формализованных данных, анализ которых требует специальных знаний Области применения: n n n o o юриспруденция химия медицина Саморазвитие на основе запросов к эксперту Основа научно-технической деятельности «инженерия знаний»

Классификация прикладного ПО Web-редакторы o o Объединяют свойства текстовых и графических редакторов Предназначены для создания электронных Web-документов

Классификация прикладного ПО Браузеры o Предназначены для просмотра электронных Web-документов в формате HTML: n n n текст графика музыка речь электронная почта

Классификация прикладного ПО Делопроизводство o Интегрированные системы делопроизводства – АРМ руководителя: n n n Редактирование текстовых документов Электронная почта Факсимильная и телефонная связь Мониторинг документооборота Координация деятельности подразделений Оптимизация административно-хозяйственной деятельности

Классификация прикладного ПО Бухгалтерские системы o Включают: n n n o текстовые и табличные редакторы Электронные таблицы СУБД Предназначены для автоматизации учета первичных документов хозяйственной деятельности предприятия и подготовки бухгалтерской отчетности

Классификация прикладного ПО Финансовые аналитические системы o o Используются в банковских и биржевых структурах Позволяют: n n n контролировать и прогнозировать ситуацию на финансовых, товарных и сырьевых рынках производить анализ текущих событий готовить сводки и отчеты

Классификация прикладного ПО Геоинформационные системы o Используются для автоматизации картографических и геодезических работ на основе топографической и аэрокосмической информации

Классификация прикладного ПО Системы видеомонтажа o Используются для: n n n цифровой обработки видеоматериалов монтажа создания видеоэффектов наложения звука наложения титров

Классификация прикладного ПО Системы мультимедиа o Различают: n n Обучающие системы Развивающие Справочные развлекательные

Классификация служебного ПО Диспетчеры файлов o Для обслуживания файловой системы: n n n n создание копирование перемещение удаление переименование создание каталогов навигация

Классификация служебного ПО Архиваторы o o o Средства сжатия данных (повышенная плотность записи информации) Создание архивов Создание резервных копий

Классификация служебного ПО Средства просмотра o o Применяются в случаях, когда требуется только просмотр данных без их редактирования, более простые и более универсальные средства позволяют просматривать документы разных типов. Если речь идет о звукозаписи или видеозаписи, применяют термин воспроизведение документов

Классификация служебного ПО Средства диагностики o o o Предназначены для автоматизации процессов диагностики программного и аппаратного обеспечения. Выполняют проверки и выдают собранную информацию в удобном и наглядном виде Используются и для оптимизации работы компьютерной системы.

Классификация служебного ПО Средства контроля (мониторинга) o o Позволяют следить за процессами в компьютерной системе. Возможны два подхода: n n наблюдение в реальном режиме времени для оптимизации работы вычислительной системы контроль с записью результатов в специальном протокольном файле, когда мониторинг выполняется автоматически и (или) дистанционно

Классификация служебного ПО Мониторы установки o o Предназначены для контроля над установкой ПО Объясняется наличием связей между различными категориями ПО: n n o Вертикальные связи (между уровнями) являются необходимым условием функционирования всех компьютеров Горизонтальные связи (внутри уровней) характерны для компьютеров, работающих с операционными системами, поддерживающими принцип совместного использования одних и тех же ресурсов разными программными средствами. При установке или удалении ПО могут происходить нарушения работоспособности прочих программ

Классификация служебного ПО Мониторы установки o o o Следят за состоянием и изменением окружающей программной среды Отслеживают и протоколируют образование новых связей Восстанавливают связи, утраченные в результате удаления ранее установленных программ Входят в состав операционной системы и размещаются на системном уровне ПО В вычислительных системах, требующих повышенной надежности, используют дополнительные служебные программы

Классификация служебного ПО Средства коммуникации Позволяют: o устанавливать соединения с удаленными компьютерами o обслуживают передачу сообщений электронной почты o обеспечивают работу с телеконференциями (группами новостей), o обеспечивают пересылку факсимильных сообщений

Классификация служебного ПО Компьютерная безопасность o Относятся средства: n n n пассивной защиты данных (служебные программы резервного копирования) активной защиты данных (антивирусное программное обеспечение) средства защиты от несанкционированного доступа, просмотра и изменения данных (системы, основанные на криптографии)