Конфигурация компьютера

Содержание

 

1. Представление мультимедийных  данных в компьютере……………………3

2. Устройства     хранения     данных.     Устройства    внутренней     памяти   

    компьютера……………………………………………………………………..6

3. Локальная вычислительная  сеть. Основные топологии. Аппаратное и

    программное обеспечение компьютерных сетей…………...………………10

Список использованной литературы…………………………………………...18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Представление мультимедийных данных в компьютере

 

 

 

Термин «мультимедиа» образован из слов «мульти» — много, и «медиа» — среда, носитель, средства сообщения, и в первом приближении его можно перевести как «многосредность».

Мультимедиа — это  собирательное понятие для различных  компьютерных технологий, при которых используется несколько информационных сред, таких, как графика, текст, видео, фотография, движущиеся образы (анимация), звуковые эффекты, высококачественное звуковое сопровождение.

Мультимедиа-компьютер  — это компьютер, снабженный аппаратными  и программными средствами, реализующими технологию мультимедиа.

Области применения мультимедиа:

1. обучение с использованием компьютерных технологий (Специальными исследованиями установлено, что из услышанного в памяти остается только четверть, из увиденного — треть, при комбинированном воздействии зрения и слуха — 50%, а если вовлечь учащегося в активные действия в процессе изучения при помощи мультимедийных приложений — 75% ;

2. информационная и рекламная служба;

3. развлечения, игры, системы виртуальной реальности.

Технологию мультимедиа  составляют две основные компоненты — аппаратная и программная.

Аппаратные средства мультимедиа:

1. основные  — компьютер с высокопроизводительным процессором, оперативной памятью 64 — 512 Мбайт, винчестерским накопителем ёмкостью 40 — 100 Гбайт и выше, накопителем на гибких магнитных дисках, манипуляторами, мультимедиа-монитором со встроенными стереодинамиками и видеоадаптером SVGA;

2. специальные — приводы CD-ROM; TV-тюнеры и фрейм-грабберы; графические акселераторы (ускорители), в том числе, для поддержки трёхмерной графики; платы видеовоспроизведения; устройства для ввода видеопоследовательностей; звуковые платы с установленными микшерами и музыкальными синтезаторами, воспроизводящими звучание реальных музыкальных инструментов; акустические системы с наушниками или динамиками и др.

Программные средства мультимедиа:

1. мультимедийные приложения — энциклопедии, интерактивные курсы обучения по всевозможным предметам, игры и развлечения, работа с Интернет, тренажёры, средства торговой рекламы, электронные презентации, информационные киоски, установленные в общественных местах и предоставляющие различную информацию, и др.;

2. средства создания мультимедийных приложений — редакторы видеоизображений; профессиональные графические редакторы; средства для записи, создания и редактирования звуковой информации, позволяющие подготавливать звуковые файлы для включения в программы, изменять амплитуду сигнала, наложить или убрать фон, вырезать или вставить блоки данных на каком-то временном отрезке; программы для манипуляции с сегментами изображений, изменения цвета, палитры; программы для реализации гипертекстов и др.

Технологии мультимедиа:

1. телевизионный приём — вывод телевизионных сигналов на монитор компьютера на фоне работы других программ;

2. видеозахват — «захват» и «заморозка» в цифровом виде отдельных видеокадров;

3 анимация — воспроизведение последовательности картинок, создающее впечатление движущегося изображения;

4 звуковые эффекты — сохранение в цифровом виде звучания музыкальных инструментов, звуков природы или музыкальных фрагментов, созданных на компьютере, либо записаных и оцифрованных;

5. трёхмерная (3D) графика — графика, создаваемая с помощью изображений, имеющих не только длину и ширину, но и глубину;

6. музыка MIDI (Musical Instrument Digital Interface, цифровой интерфейс музыкальных инструментов) — стандарт, позволяющий подсоединять к компьютеру цифровые музыкальные инструменты, используемые при сочинении и записи музыки;

7. виртуальная реальность (Virtual Reality, VR). Слово «виртуальный» означает «действующий и проявляющий себя как настоящий».

 Виртуальная реальность  — это высокоразвитая форма  компьютерного моделирования, которая  позволяет пользователю погрузиться  в модельный мир и непосредственно  действовать в нём. Зрительные, слуховые, осязательные и моторные ощущения пользователя при этом заменяются их имитацией, генерируемой компьютером.

Признаки устройств  виртуальной реальности: моделирование  в реальном масштабе времени; имитация окружающей обстановки с высокой степенью реализма; возможность воздействовать на окружающую обстановку и иметь при этом обратную связь.

Пример использования  виртуальной реальности: архитектурно-строительная компания использует программное обеспечение, позволяющее заказчикам «посетить» виртуальный образ будущего архитектурного сооружения задолго до того, как будет начато строительство.

 

 

 

 

 

 

2. Устройства хранения  данных. Устройства внутренней памяти  компьютера

 

 

В настоящее время  существует два основных типа хранения данных в компьютере: магнитный и  оптический. Устройства магнитного хранения широко представлены в современном компьютере – это жёсткие и гибкие диски. В них информация записывается на магнитный вращающийся диск. В устройствах оптического хранения запись и считывание осуществляются на вращающийся диск с помощью лазерного луча, а не магнитного поля.

Внутренняя память компьютера предназначена для оперативной  обработки данных. Она является более быстрой, чем внешняя память, что соответствует принципу иерархии памяти, выдвинутому в проекте Принстонской машины. Следуя этому принципу, можно выделить уровни иерархии и во внутренней памяти.

Выделяют следующие  виды внутренней памяти:1. оперативная память;

2. кэш-память;

3. специальная память.

1.  Оперативная память

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

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

Объем ОЗУ обычно составляет от 32 до 512 Мбайт. Для несложных административных задач бывает достаточно и 32 Мбайт ОЗУ, но сложные задачи компьютерного дизайна могут потребовать от 512 Мбайт до 2 Гбайт ОЗУ.

Обычно ОЗУ исполняется  из интегральных микросхем памяти SDRAM (синхронное динамическое ОЗУ). Каждый информационный бит в SDRAM запоминается в виде электрического заряда крохотного конденсатора, образованного в структуре полупроводникового кристалла. Из-за токов утечки такие конденсаторы быстро разряжаются, и их периодически (примерно каждые 2 миллисекунды) подзаряжают специальные устройства. Этот процесс называется регенерацией памяти (Refresh Memory).  Микросхемы SDRAM имеют ёмкость 16 — 256 Мбит и более. Они устанавливаются в корпуса и собираются в модули памяти.

Большинство современных  компьютеров комплектуются модулями типа DIMM (Dual-In-line Memory Module — модуль памяти с двухрядным расположением микросхем).  В компьютерных системах на самых современных процессорах используются высокоскоростные модули Rambus DRAM (RIMM) и DDR DRAM.

 Модули памяти характеризуются  такими параметрами, как объем  —(16, 32, 64, 128, 256 или 512 Мбайт), число  микросхем, паспортная частота(100 или 133 МГц), время доступа к данным (6 или 7 наносекунд) и число контактов (72, 168 или 184).   В 2001 г. начинается выпуск модулей памяти на 1 Гбайт и опытных образцов модулей на 2 Гбайта.

2.  Кэш-память

Кэш (англ. cache), или сверхоперативная память — очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое используется при  обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью.

Кэш-памятью управляет  специальное устройство — контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. При этом возможны как "попадания", так и "промахи". В случае попадания, то есть, если в кэш подкачаны нужные данные, извлечение их из памяти происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэше отсутствует, то процессор считывает её непосредственно из оперативной памяти. Соотношение числа попаданий и промахов определяет эффективность кэширования.

Кэш-память реализуется на микросхемах статической памяти SRAM (Static RAM), более быстродействующих, дорогих и малоёмких, чем DRAM  (SDRAM).   Современные микропроцессоры имеют встроенную кэш-память, так называемый кэш первого уровня размером 8, 16 или 32 Кбайт. Кроме того, на системной плате компьютера может быть установлен кэш второго уровня ёмкостью 256, 512 Кбайт и выше.

3.  Специальная память

К устройствам специальной  памяти относятся постоянная память (ROM), перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory), память CMOS RAM, питаемая от батарейки, видеопамять и некоторые другие виды памяти.

Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory — память только для  чтения) — энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом "зашивается" в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.

Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) — энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты.

Прежде всего в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ  находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.

Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти — модуль BIOS. Роль BIOS двоякая: с одной стороны это неотъемлемый элемент аппаратуры, а с другой строны — важный модуль любой операционной системы.

BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода) — совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера  и загрузки операционной системы в оперативную память.

Разновидность постоянного  ЗУ — CMOS RAM.

CMOS RAM — это память  с невысоким быстродействием  и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы.

Интегральные схемы BIOS и CMOS

Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS (англ. Set-up — устанавливать, читается "сетап").

Для хранения графической  информации используется видеопамять.

Видеопамять (VRAM) — разновидность  оперативного ЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам — процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Локальная вычислительная сеть. Основные топологии. Аппаратное и программное обеспечение компьютерных сетей

 

 

По степени географического  распространения сети делятся на локальные, городские, корпоративные, глобальные и др.

Локальная сеть (ЛВС или LAN — Local Area NetWork) — сеть, связывающая ряд компьютеров в зоне, ограниченной пределами одной комнаты, здания или предприятия (Рисунок – 1).

 

Рисунок 1 - Небольшая офисная локальная сеть

 

Под топологией понимается описание свойств сети, присущих всем ее гомоморфным преобразованиям, т.е. таким изменениям внешнего вида сети, расстояний между ее элементами, их взаимного расположения, при которых  не изменяется соотношение этих элементов  между собой.

Топология компьютерной сети во многом определяется способом соединения компьютеров друг с другом. Топология во многом определяет многие важные свойства сети, например такие, как надежность (живучесть), производительность и др. Существуют разные подходы к классификации топологий сетей. Согласно одному из них конфигурации локальных сетей делятся на два основных класса: широковещательные и последовательные.

В широковещательных  конфигурациях каждый ПК (приемо-передатчик физических сигналов) передает сигналы, которые могут быть восприняты остальными ПК. К таким конфигурациям относятся топологии «общая шина», «дерево», «звезда с пассивным центром». Сеть типа «звезда с пассивным центром» можно рассматривать как разновидность «дерева», имеющего корень с ответвлением к каждому подключенному устройству.

В последовательных конфигурациях  каждый физический подуровень передает информацию только одному ПК. Примерами  последовательных конфигураций являются: произвольная (произвольное соединение компьютеров), иерархическая, «кольцо», «цепочка», «звезда с интеллектуальным центром», «снежинка» и другие.

Наиболее оптимальной  с точки зрения надежности (возможности  функционирования сети при выходе строя  отдельных узлов или каналов  связи) является полносвязная сеть, т.е. сеть, в который каждый узел сети связан со всеми другими узлами, однако при большом числе узлов такая сеть требует большого количества каналов связи и труднореализуема из-за технических сложностей и высокой стоимости. Поэтому практически все сети являются неполносвязными.

Хотя при заданном числе узлов в неполносвязной сети может существовать большое количество вариантов соединения узлов сети, на практике обычно используется три наиболее широко распространенные (базовые) топологии ЛВС: «звезда», «общая шина» и «кольцо».

Шинная, когда все узлы сети подключаются к одному незамкнутому каналу, обычно называемому шиной (Рисунок 2).

 

Рисунок 2 - Топология «Шина»

В данном случае, одна из машин служит в качестве системного обслуживающего устройства, обеспечивающего централизованный доступ к общим файлам и базам данных, печатающим устройствам и другим .вычислительным ресурсам. Сети данного типа приобрели большую популярность благодаря низкой стоимости, высокой гибкости и скорости передачи данных, легкости расширения сети (подключение новых абонентов к сети не сказывается на ее основных характеристиках). К недостаткам шинной топологии следует отнести необходимость использования довольно сложных протоколов и уязвимость в отношении физических повреждений кабеля.

Кольцевая, когда все узлы сети подключаются к одному замкнутому кольцевому каналу (Рисунок 3).

 

Рисунок 3 - Топология «Кольцо»

 

Эта структура сети характеризуется  тем, что информация по кольцу может  передаваться только в одном направлении  и все подключенные ПЭВМ могут участвовать в ее приеме и передаче. При этом абонент-получатель должен пометить полученную информацию специальным маркером, иначе могут появиться «заблудившиеся» данные, мешающие нормальной работе сети.

Как последовательная конфигурация кольцо особенно уязвимо в отношении отказов: выход из строя какого-либо сегмента кабеля приводит к прекращению обслуживания всех пользователей. Разработчики ЛВС приложили немало усилий, чтобы справиться с этой проблемой. Защита от повреждений или отказов обеспечивается либо замыканием кольца на обратный (дублирующий) путь, либо переключением на запасное кольцо. И в том, и в другом случае сохраняется общая кольцевая топология.

Звездообразная, когда все узлы сети подключаются к одному центральному узлу, называемому хостом (host) или хабом (hub) (Рисунок 4).

 

Рисунок 4 - Топология «Звезда»

 

Конфигурацию можно рассматривать как дальнейшее развитие структуры «дерево с корнем» с ответвлением к каждому подключенному устройству. В центре сети обычно размещается коммутирующее устройство, обеспечивающее жизнеспособность системы. ЛВС подобной конфигурации находят наиболее частое применение в автоматизированных учрежденческих системах управления, использующих центральную базу данных. Звездообразные ЛВС, как правило, менее надежны, чем сети с общей шиной или иерархические, но эта проблема решается дублированием аппаратуры центрального узла. К недостаткам можно также отнести значительное потребление кабеля (иногда в несколько раз превышающее расход в аналогичных по возможностям ЛВС с общей шиной или иерархических).

Сети могут быть также  смешанной топологии (гибридные), когда  отдельные части сети имеют разную топологию. Примером может служить локальная сеть FDDI, в которой основные (магистральные) узлы подключаются к кольцевому каналу, а к ним по иерархической топологии подключаются остальные узлы.

В компьютерной системе  два участника – программное  и аппаратное обеспечение.

Программное обеспечение -  это все программы, которые  установлены на компьютере.

Аппаратное обеспечение  – это узлы и оборудование, которые находятся внутри системного блока или подключены снаружи.

Взаимосвязь между участниками  компьютерной системы называют интерфейсом.

Взаимодействие между  различными узлами – это аппаратный интерфейс, взаимодействие между программами – программный интерфейс, а взаимодействие между аппаратурой и программами – аппаратно-программный интерфейс.

Если речь идет о персональном компьютере, то можно указать и  третьего участника работы с компьютерной системой – это человек (в информатике его принято называть пользователем). Пользователю тоже надо взаимодействовать и с аппаратным, и с программным обеспечением.

Способ взаимодействия пользователя с программой и программы  с пользователем называют интерфейсом пользователя.

Персональные компьютеры – это универсальные устройства для обработки информации. В отличие от  телефона, магнитофона или телевизора, осуществляющих только заранее заложенные в них функции, персональные компьютеры могут выполнять любые действия по обработке информации. Для этого необходимо составить для компьютера на понятном ему языке точную и подробную последовательность инструкций (т.е. программу) как надо обрабатывать информацию. Сам по себе компьютер не обладает знаниями ни в одной области своего применения, все эти знания содержатся в выполняемых на компьютере программах.

 

Программы, работающие на компьютере, можно разделить на три  категории:

1. прикладные программы необходимы для выполнения конкретных заданий;

2. системные программы позволяют обеспечить взаимодействие программ с аппаратным обеспечением;

3.инструментальные системы (системы программирования)  создают новые программы для компьютера.

Среди всех системных  программ, с которыми приходится иметь  дело пользователям компьютера, особое место занимают операционные системы.

Операционная система (ОС) управляет компьютером, запускает программы, обеспечивает защиту данных, выполняет различные сервисные функции по запросам пользователя и программ.

Каждая программа пользуется услугами ОС, а потому может работать только под управлением той ОС, которая обеспечивает для нее эти услуги. Таким образом, выбор ОС очень важен, так как он определяет, с какими программами можно будет в дальнейшем работать.

Наиболее популярные ОС:

1. операционная система MS DOS фирмы Microsoft (неграфическая операционная система, поддерживает интерфейс командной строки);

2. графическая операционная система Windows  (95/98/2000/XP);

3. сетевая операционная система Windows NT;

4. операционная система OS/2  фирмы IBM и т.д.

Драйверы. Важным классом  системных программ являются драйверы. Они расширяют возможности ОС, например, позволяя ей работать с тем или иным внешним устройством, обучая ее новому протоколу обмена данными и т.д.

Вспомогательные программы (утилиты). К системным программам также можно отнести большое количество так называемых утилит, т.е. программ вспомогательного назначения. Чаще всего используются следующие типы утилит:

1. программы резервирования – позволяют быстро скопировать нужную информацию, находящуюся на жестком диске компьютера, на дискеты, съемные диски;

2. антивирусные программы – предназначены для предотвращения заражения компьютерным вирусом и ликвидации последствий заражения;

3. программы-упаковщики (архиваторы) позволяют за счет применения специальных методов "упаковки” информации сжимать информацию на дисках;

4. программы-русификаторы приспосабливают другие программы (обычно ОС) для работы с русскими буквами;

5. программы-кэши для диска убыстряют доступ к информации на дисках путем организации в оперативной памяти кэш-буфера, содержащего наиболее часто используемые участки диска и др.

Для IBM PС разработаны  и используются сотни тысяч различных  прикладных программ. Наиболее широко применяются программы:

1. подготовки текстов (документов) на компьютере – редакторы текстов;

2. обработки табличных данных – табличные редакторы;

3. подготовки документов типографского качества – издательские системы;

4. обработки массивов данных – системы управления базами данных;

5. программы экономического назначения – бухгалтерские программы, программы финансового анализа, правовые базы данных и др.;

6. системы автоматического проектирования (САПР), то есть программы черчения и конструирования различных предметов и механизмов;

7. программы для статистического анализа данных;

8. компьютерные игры,  обучающие программы, электронные справочники и т.д.

Даже при наличии  десятков тысяч программ для IBM PC пользователям может потребоваться что-то такое, что не делают (или делают, но не так) имеющиеся программы. В этих случаях используются системы программирования, т.е. системы для разработки новых программ. Программа – это упорядоченный список команд, которую пишут с помощью специальных языков. Их называют языками программирования. Языки, близкие к процессору, называют языками низкого уровня, а языки, удобные для людей, - языками высокого уровня.

Но у всех языков программирования есть одно общее свойство. Они понятны  программистам, но абсолютно непонятны  процессору. Процессор может работать только с числами, и потому понимает только программы, записанные в машинном коде. Поэтому программы, записанные на любом языке программирования, сначала «переводят» на язык процессора, т.е. превращают в машинный код..

Исходный текст программы  состоит из специальных команд (операторов языка программирования). Процессор их исполнить не может, и исходную программу преобразуют в инструкции процессора. Это преобразование берут на себя трансляторы.

 Трансляторы –  это программы-переводчики, выполняющие  перевод с языка, на котором  написана программа, на язык  машинного кода.

Их работа очень похожа на работу обычного переводчика, выполняющего перевод с одного языка на другой.

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1 Градусов А.Б., Гришин В.С. Методические указания к лабораторным работам по дисциплинам «Основы алгоритмизации и языки программирования» и «Информатика»;

2 Ефимова О., Моисеев М., Шафрин Ю. Компьютерные технологии. - М., 2008;

3 Ефимова О., Моисеев М., Шафрин Ю. Практикум по компьютерной технологии. - М., 2008;

 4 Попов А.А. «Создание приложений для FoxPro 2.5/2.6 в DOS и в WINDOWS». –М.: Издательство Март, 2007. –660с.;

5 Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. - М.:ИНФРА-М, 2009.