Архитектура персонального компьютера. 7

Введение.

В наше время  трудно  представить  себе,  что  без  компьютеров  можно обойтись. А ведь не так давно, до начала 70-х  годов  вычислительные  машины были доступны весьма ограниченному кругу специалистов. Однако  в1971  г.  никому не известная фирма Intel из  небольшого американского городка с красивым  названием  Санта-Клара  (шт.  Калифорния), выпустила первый микропроцессор. Именно ему  мы  обязаны  появлением  нового класса вычислительных систем - персональных  компьютеров,  которыми  теперь пользуются, по существу, все, от учащихся начальных  классов  и  бухгалтеров до маститых ученых и инженеров.  Этим  машинам,  не  занимающим  и  половины поверхности обычного письменного стола, покоряются все новые и новые  классы задач, которые ранее были доступны (а по экономическим соображениям часто  и недоступны - слишком дорого тогда стоило машинное время мэйнфреймов и мини-ЭВМ) лишь системам, занимавшим не одну сотню квадратных  метров.  Наверное, никогда прежде человек не имел в своих руках инструмента, обладающего  столь колоссальной мощью при столь микроскопических размерах.

У персонального компьютера есть два важных преимущества  по  сравнению со  всеми  другими  видами  компьютеров:  он  имеет   относительно   простое управление и может решать достаточно широкий класс задач.

Если ранее на ЭВМ могли  в основном  работать  только  профессиональные программисты  (практически  для  любой  задачи  приходилось  создавать  свою программу), то теперь ситуация коренным образом изменилась. В настоящее время разработаны десятки тысяч программ по всем областям знаний. С ними работают десятки миллионов квалифицированных пользователей.

Согласно статистическим данным, самыми распространенными и используемыми программами являются операционные системы и текстовые редакторы.

Знание характеристик компьютерных устройств поможет квалифицированному пользователю выбрать оптимальную конфигурацию персонального  компьютера  для решения поставленной практической задачи.

1. Архитектура персонального компьютера.

Основная компоновка частей компьютера и связь между ними называется архитектурой. При описании архитектуры компьютера определяется состав входящих в него компонент, принципы их взаимодействия, а также их функции и характеристики.

Рис. 1 Архитектура персонального  компьютера

Практически все универсальные ЭВМ отражают классическую неймановскую архитектуру, представленную на схеме. Рассмотрим устройства подробнее.

Основная  часть системной платы — микропроцессор (МП) или CPU (Central Processing Unit), он управляет работой всех узлов ПК и программой, описывающей алгоритм решаемой задачи. МП имеет сложную структуру в виде электронных логических схем. В качестве его компонент можно выделить:

A). АЛУ - арифметико-логическое устройство, предназначенное для выполнения арифметических и логических операций над данными и адресами памяти;

Б). Регистры или микропроцессорная память — сверхоперативная память, работающая со скоростью процессора, АЛУ работает именно с ними;

B). УУ - устройство управления - управление работой всех узлов МП посредством выработки и передачи другим его компонентам управляющих импульсов, поступающих от кварцевого тактового генератора;

Г). СПр - система прерываний - специальный регистр, описывающий состояние МП, позволяющий прерывать работу МП в любой момент времени для немедленной обработки некоторого поступившего запроса, или постановки его в очередь; после обработки запроса СПр обеспечивает восстановление прерванного процесса;

Д). Устройство управления общей шиной — интерфейсная система.

Для расширения возможностей ПК и  повышения функциональных характеристик  микропроцессора дополнительно  может поставляться математический сопроцессор, служащий для расширения набора команд МП.

Существуют следующие характеристики процессора: быстродействие (производительность, тактовая частота) — количество операций, выполняемых в секунду; разрядность — максимальное количество разрядов двоичного числа, над которыми одновременно может выполняться машинная операция.

Интерфейсная система - это:

• шина управления (ШУ) - предназначена для передачи управляющий импульсов и синхронизации сигналов ко всем устройствам ПК;
• шина адреса (ША) - предназначена для передачи кода адреса ячейки памяти или порта ввода/вывода внешнего устройства;
• шина данных (ШД) - предназначена для параллельной передачи всех разрядов числового кода;
• шина питания - для подключения всех блоков ПК к системе электропитания.

Интерфейсная  система обеспечивает три направления  передачи информации:

• между МП и оперативной памятью;
• между МП и портами ввода/вывода внешних устройств;
• между оперативной памятью и портами ввода/вывода внешних устройств. Обмен информацией между устройствами и системной шиной происходит с помощью кодов ASCII.

Память - устройство для хранения информации в виде данных и программ. Память делится прежде всего на внутреннюю и внешнюю.

Внутренняя  память в свою очередь подразделяется на:

• ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) или ROM (read only memory), которое содержит - постоянную информацию, сохраняемую даже при отключенном питании, которая служит для тестирования памяти и оборудования компьютера, начальной загрузки ПК при включении.
• ОЗУ (оперативное запоминающее устройство, ОП — оперативная память) или RAM (random access memory), служит для оперативного хранения программ и данных, сохраняемых только на период работы ПК.

• Кэш-память - имеет малое время доступа, служит для временного хранения промежуточных результатов и содержимого наиболее часто используемых ячеек ОП и регистров МП.

Внешняя память. Устройства внешней памяти весьма разнообразны. Предлагаемая классификация учитывает тип носителя, т.е. материального объекта, способного хранить информацию: накопители на магнитной ленте, диски, магнитные диски (МД), НЖМД, НОД, дисковые массивы RAID.

Контроллеры служат для обеспечения прямой связи с ОП, минуя МП, они используются для устройств быстрого обмена данными с ОП - НГМД, НЖД, дисплей и др., обеспечения работы в групповом или сетевом режиме.

Порты бывают входными и выходными, универсальными (ввод - вывод), они служат для обеспечения обмена информацией ПК с внешними, не очень быстрыми устройствами. Выделяют два вида портов:

последовательный — обеспечивает побитный обмен информацией, обычно к такому порту подключают модем;

параллельный — обеспечивает побайтный обмен информацией, к такому порту подключают принтер. Современные ПК обычно оборудованы 1 параллельным и 2 последовательными портами.

Видеомониторы — устройства, предназначенные для вывода информации от ПК пользователю. Мониторы бывают монохромные и цветные. В портативных ПК используют электролюминесцентные или жидкокристаллические панели. Мониторы могут работать в текстовом и графическом режимах.

Принтеры — это устройства вывода данных из ЭВМ, преобразовывающие информационные ASCII-коды в соответствующие им графические символы и фиксирующие эти символы на бумаге. Принтеры бывают: матричные, лазерные, термографические, струйные.

Сканеры - устройства ввода в ЭВМ информации непосредственно с бумажного документа. Файл, создаваемый сканером в памяти ЭВМ, называется битовой картой. Существует два формата представления графической информации в ЭВМ: текстовый и растровый.

Манипуляторы - компьютерные устройства, управляемые руками оператора:

мышь — устройство для определения относительных координат (смещения относительно предыдущего положения или направления) движения руки оператора;

джойстик  — рычажный указатель - устройство для ввода направления движения руки оператора, их чаще используют для игр на компьютере;

дигитайзер или оцифровывающий планшет — устройство для точного ввода графической информации (чертежей, графиков, карт) в компьютер.

Клавиатура — устройство для ввода информации в память компьютера.

Принципы работы компьютера.

В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945г. американским ученым Джоном фон Нейманом.

1. Принцип программного управления. Программа состоит из набора команд, выполняющихся процессором автоматически в определенной последовательности. Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды. Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются команды условного или безусловного перехода, которые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды «стоп». Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.

2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти, поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессе своего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать в самой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе организуется выполнение циклов и подпрограмм).

Более того, команды одной программы  могут быть получены как результаты исполнения другой программы. На этом принципе основаны методы трансляции — перевода текста программы с языка программирования высокого уровня на язык конкретной машины.

3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек. Процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Компьютеры, построенные на перечисленных принципах, относятся к типу фон-неймановских. Но существуют компьютеры, принципиально отличающиеся от фон-неймановских. Для них, например, может не выполняться принцип программного управления, Для обращения к какой-либо переменной, хранящейся в памяти, этим компьютерам необязательно давать ей имя. Такие компьютеры называются не фон-неймановскими.

Понятие операционной системы

Существуют две группы определений  ОС: «совокупность программ, управляющих  оборудованием» и «совокупность  программ, управляющих другими программами». Обе они имеют свой точный технический  смысл, который, однако, становится ясен только при более детальном рассмотрении вопроса о том, зачем вообще нужны  операционные системы.  Современные универсальные ОС можно охарактеризовать прежде всего как

1. использующие файловые системы (с универсальным механизмом доступа к данным),
2. многопользовательские (с разделением полномочий),
3. многозадачные (с разделением времени).

Многозадачность и распределение  полномочий требуют определённой иерархии привилегий компонентов самой ОС. В составе ОС различают три  группы компонентов:

• ядро, содержащее планировщик; драйверы устройств, непосредственно управляющие оборудованием; сетевую подсистему, файловую систему;
• системные библиотеки
• оболочку с утилитами.
• В определении состава ОС значение имеет критерий операциональной целостности (замкнутости): система должна позволять полноценно использовать (включая модификацию) свои компоненты. Поэтому в полный состав ОС включается и набор инструментальных средств (от текстовых редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков). Операциональной замкнутостью обладают системы, удовлетворяющие «разработческому» профилю в терминах стандарта.

Основные функции операционных систем

По современным представлениям, ОС должна уметь делать следующее:

• Обеспечивать загрузку пользовательских программ в оперативную памятьи их исполнение.
• Обеспечивать работу с устройствами долговременной памяти, такими как магнитные диски, ленты, оптические диски и т.д. Как правило, ОС управляет свободным пространством на этих носителях и структурирует пользовательские данные.
• Предоставлять более или менее стандартный доступ к различным устройствам ввода/вывода, таким как терминалы, модемы, печатающие устройства.
• Предоставлять некоторый пользовательский интерфейс. Слово некоторый здесь сказано не случайно - часть систем ограничивается командной строкой, в то время как другие на 90% состоят из средств интерфейса пользователя.
• Параллельное (точнее, псевдопараллельное, если машина имеет только один процессор) исполнение нескольких задач.
• Распределение ресурсов компьютера между задачами.
• Организация взаимодействия задач друг с другом.
• Взаимодействие пользовательских программ с нестандартными внешними устройствами.
• Организация межмашинного взаимодействия и разделения ресурсов.
• Защита системных ресурсов, данных и программ пользователя, исполняющихся процессов и самой себя от ошибочных и зловредных действий пользователей и их программ.

ТЕКСТОВЫЙ ПРОЦЕССОР MICROSOFT WORD.

Общие сведения

Текстовый процессор MICROSOFT WORD на сегодняшний день является наиболее популярным в мире текстовым редактором. Как текстовый процессор он обладает широкими возможностями и достаточно удобным интерфейсом. Работа в среде MICROSOFT WORD позволяет пользователю с минимальной компьютерной подготовкой создавать несложные документы, включающие в себя элементы текстового форматирования, таблицы, списки и графику

Шрифт и работа со шрифтом.

В настоящее время существуют тысячи шрифтов — на все случаи жизни. По форматам шрифты делятся на контурные (их подавляющее большинство), векторные и растровые. Главная особенность контурных шрифтов заключается в том, что их можно масштабировать и поворачивать, что достигается благодаря особенностям формирования символов. Различают три основных типа контурных шрифтов: сравнительно давно появившиеся форматы TrueType и Type 1 Adobe Systems (или PostScript Type 1) и новый формат OpenType.

Изображение символов в векторных  шрифтах формируется на основе математических моделей. Такие шрифты применяются  в основном для плоттеров.

Растровые шрифты хранятся в файлах как точечные рисунки. Они создаются  путем отображения наборов точек  на экране и бумаге и могут использоваться в некоторых прикладных программах. Кроме того, для удобства шрифты разделяют по внешнему виду, правда четкой дифференциации в этом вопросе  не существует. Например, согласно международной  индексации шрифтов TrueType, шрифты делятся на следующие группы:

• Clarendon Serifs — шрифты со слабым контрастом и гладким переходом к засечкам;
• Freeform Serifs — шрифты с засечками произвольной формы;
• Oldstyle Serifs — шрифты, основанные на рисунке латиницы XV-XVII веков, с ярко выраженным диагональным контрастом и плавным переходом от штрихов к засечкам;
• Modern Serifs — шрифты, основанные на рисунке латиницы начала XX века, с сильным контрастом и угловым переходом к засечкам;
• Transitional Serifs — шрифты, основанные на рисунке латиницы XVIII-XIX веков, с выраженным вертикальным контрастом и плавным переходом к засечкам;
• Slab Serifs — данные шрифты характеризуются прямоугольным переходом к засечкам и малым контрастом (группа брусковых шрифтов);
• Sans Serifs — рубленые шрифты, гротески, без засечек;
• Ornamentals — шрифты стилизованные, акцидентные;
• Scripts — рукописные шрифты, имитирующие почерк;
• Symbolic — символьные шрифты, сформированные из картинок;
• No classification — альтернативные шрифты, которые созданы в уникальном, ни на что не похожем стиле.

Шрифты одной и той же гарнитуры различаются по начертанию, которое может быть прямым, полужирным и курсивным. Это еще больше увеличивает общее количество используемых шрифтовых файлов.

Чтобы красиво оформить докумен6т, нужно указать программе, с какими параметрами должен быть оформлен весь текст. Программа Microsoft Word представляет возможности установить следующие параметры шрифтов:

• Гарнитура, размер и начертание шрифта;
• Подчеркивание;
• Эффект перечеркнутого текста- используется в режиме исправлений , позволяет показать вносимые изменения;
• Оформление скрытым текстом – позволяет спрятать при распечатке некоторую часть текста;
• Размер и положение верхнего и нижнего индекса;
• Эффект все прописные – переводит все символы из нижнего регистра в верхний;
• Эффект все малые прописные – переводит все символы из верхнего регистра в нижний.

Текстовый редактор WORD позволяет использовать в документе не только символы русского, латинского языка, знаки препинания, но и различные символы греческого алфавита, математические операторы и многие другие знаки из таблиц символов, имеющихся в программе.  Над ними можно производить те же операции, что и над символами введенными с клавиатуры: изменять размер, цвет и др.

Каждый абзац в текстовом  процессоре Microsoft Word обладает следующими параметрами, определяющими расположение символов в абзаце: выравнивание, уровень, отступ, интервал, табуляция. Параметры абзаца можно устанавливать перед набором текста или изменять в процессе его редактирования. Чтобы изменить параметры одного абзаца, в него достаточно установить курсор. Чтобы изменить параметры для нескольких абзацев, эти абзацы надо выделить, иначе новые отступы будут применены только к новым абзацам, напечатанным после позиции, в которой находиться курсор. Для изменения величины абзацного отступа или отступа первой строки можно использовать маркеры на горизонтальной линейке. Для этого необходимо подвести указатель мыши к маркеру абзацного отступа или отступа первой строки, когда всплывает подсказка о назначении данного маркера, нажать левую кнопку «мыши» и  , не отпуская её, переместить маркер таким образом, чтобы расстояние между границей белой и серой области линейки стало равно величине абзацного отступа. Выравнивание – это способ, с помощью которого устанавливаются относительно друг друга начала и окончания строк.

Microsoft Word представляет 4 способа выравнивания:

• По левому краю – устанавливает начала строк на одной вертикальной линии;
• По правому краю – устанавливает окончания строк на одной вертикальной линии;
• По ширине – устанавливает начала и окончания строк по своим вертикальным линиям;
• По центру центрирует сроки между левыми и правыми полями.

Межстрочный интервал определяет расстояние между строками текста. Для разных типов документов нужны разные междустрочные  интервалы. Если надо напечатать документ, используя при этом как можно меньшее количество страниц, следует использовать интервал в одну строчку, чтобы строки были расположены более плотно. И наоборот, если документ в дальнейшем будет редактироваться вручную, то его надо напечатать так, чтобы между строками было большое расстояние, так как редактору надо будет вписывать туда исправления.

Существуют следующие виды межстрочного интервала:

• Одинарный, полуторный и двойной. Расстояние между строками будет равно размеру шрифта или увеличено в 1,5 или 2 раза соответственно.
• Точно. Расстояние между строками будет иметь точно такую величину, какую вы введете в поле ввода Значение.
• Минимум. Расстояние между строками будет не меньше величины, которую вы введете в поле ввода Значение. Программа увеличит это расстояние, если в строке будут находиться символы, размер которых больше размера символов окружающего текста.
• Множитель. Изменить расстояние между строками, умножив его на коэффициент, введенный вами в поле ввода Значение.
• Для добавления дополнительного интервала перед первой строкой или после последней строки абзаца введите соответствующую величину в поля ввода Перед или После.

Для точного расположения блоков текста по ширине колонки используется табуляция. Она помогает управлять установкой отступов и вертикальным выравниванием текста в документе. Программа поддерживает следующие виды табуляции:

• По левому краю – левый край текста выравнивается по позиции табуляции.
• По правому краю – правый край текста выравнивается по позиции табуляции.
• По центру – текст центрируется по позиции табуляции.
• По разделителю – десятичный разделитель выравнивается по позиции табуляции.

Кроме того в данной программе можно  организовать три вида списков:

• Нумерованный – в начале каждого абзаца устанавливается его номер по списку.
• Маркированный – вначале каждого абзаца устанавливается некоторый маркер.
• Многоуровневый – в начале каждого абзаца в зависимости от его уровня в списке может устанавливаться как маркер, так и номер.

Также Microsoft Word позволяет работать с колонтитулом, под которым подразумевается любое повторяющиеся вверху или внизу каждой страницы оформление. Обычно в колонтитуле проставляются номера страниц документа, дата печати, эмблема организации и др.

Заключение.

Microsoft Word - это универсальный редактор текстов и средство подготовки оригинал-макетов. Вот только некоторые из функций, поддерживаемых Word:

• использование множества различных шрифтов (размеров и начертаний) символов и различных способов их выделения (полужирные, курсивные, подчеркнутые символы и т.д.)
• указание параметров абзацев текста и страниц документа

• печать верхних и нижних колонтитулов произвольного вида
• автоматическое формирование оглавления и различных видов указателей
• оформление таблиц и абзацев “бок-о-бок”
• включение рисунков (графических файлов)

• размещение абзацев (например, рисунков) в любом месте страницы (остальной текст при этом может огибать рисунок)

Опытные пользователи очень ценят  такую возможность Word, как стиль. Word позволяет записать так называемую таблицу стилей все параметры наиболее часто используемых видов оформления текста: абзацев, символов и разделов документа. Если сделать это, то затем любому участку текста можно будет присвоить один из “стандартных” видов оформления с помощью 1-2 нажатий клавиш. Это не только значительно ускоряет набор документа, но и повышает гибкость его оформления.

Средства проверки орфографии, грамматики, а также применение словаря-тезауруса  улучшает стиль изложения. В Word включена поддержка более чем 30 файловых форматов различных текстовых редакторов. Это означает, что вы можете создать взять документ, подготовленный в другом тестовом редакторе (например, в WordPerfect), и продолжить работу с ним в Word. Многие пользователь также применяют Word для создания и ведения списков почтовой рассылки и для составления писем электронной почты. Ко всем описанным возможностям Word можно добавить возможность настройки среды Word - меню, панели инструментов, сочетания клавиш и режим просмотра документа.