Если я вас спрошу, что такое РС, наверное, вы ответите, что это Персональный Компьютер и будете правы. Большинство считают, что РС ничто иное, как небольшая компьютерная система, используемая одним человеком. К сожалению, это определение не совсем точное. Можно согласиться, что PC - это персональный компьютер, но не все персональные компьютеры можно отнести к типу PC. Возьмем, например, систему Apple Macintosh, она разумеется, является персональным компьютером, но вы хоть раз слышали, чтобы ее называли PC, обычно его называют Мак. Гляньте такой вариант . Елка искусственная. Купить на Новый год. Чтобы разобраться в правильном определении PC, нужно «копнуть» чуть глубже.

Под PC подразумевается что-то более своеобразное, нежели примитивно сочетание слов «персональный компьютер». Естественно, это «что-то» каким-то образом связано с первым компьютером IBM, который появился в 1981 году. Оказывается, именно компания IBM придумала PC.

Однако надо понимать тот факт, что IBM не является изобретателем PC как таковым, так как первый персональный компьютер появился в 1975 году, компания MITS представила новинку Altair. Исходя из этого, правильнее определить PC, как любой персональный компьютер совместимый с IBM-системами. И уже много лет, термин PC используется для обозначения IBM совместимых компьютеров.

На самом деле, несмотря на то, что разработчики IBM в 1981 создали первый PC и занимались совершенствованием это стандарта, в настоящее время, этот стандарт она не контролирует. Контроль она потеряла в 1987 году, когда представила модель компьютеров PS/2. И вскоре IBM стала отказываться от многих стандартов, которые первоначально разработала.

По этой причине, термин «IBM совместимый» теперь не совсем подходит для определения персонального компьютера.

Чтобы в этом разобраться, придется выяснить, кто определяет стандарты в индустрии:

• программного обеспечения
• аппаратных средств

Программное обеспечение для ПК. Кто определяет стандарты?

Как вы думаете, кто задает стандарты для ПК и чья операционная система наиболее популярна в нашей стране? Уверен, что вы безошибочно скажите: «Microsoft!» И я полностью с вами соглашусь.

Бесспорно, сегодня корпорация Microsoft продолжает контролировать разработку операционных систем, используемых на ПК. Так получилось, что первоначально на большинстве персональных компьютеров были установлены и использовались продукты Microsoft: MS-DOS и Windows 3.1/95/98/NT/2000, а теперь Windows XP/Vista/7 и новая Windows 8. Контролируя разработку операционных систем, Microsoft, могла контролировать разработку других типов программного обеспечения для ПК, например утилиты, почтовый клиент и др. Поэтому, многие программы, такие как, работа с графикой, почтой, записные книжки, утилиты дефрагментации и сжатия, которые предлагались независимыми фирмами, были включены в Windows. Конкурировать с такими возможностями на «борту» операционной системы становилось практически невозможно, и это главным образом способствовало популярности Microsoft. К тому же, компания Microsoft даже встроила в операционную систему браузер Internet Explorer, текстовый редактор, блокнот, медиа проигрыватель Windows Media Player, что вызвало панику у конкурентов, создающих аналогичные программы. На этом Microsoft не остановилась. Разрабатывая программное обеспечение для работы с сетями, интегрируя их в Windows, это усилило контроль над операционными системами, по сравнению с другими компаниями.

Именно по этим причинам компания Microsoft теперь доминирует на рынке программного обеспечения для персональных компьютеров, предлагая широкий спектр программ, начиная от текстового редактора Office и заканчивая серверными операционными системами.

Когда-то IBM привлекла Microsoft для разработки программной части для своего первого компьютера. Сама же IBM занималась разработкой аппаратной части. Однако то, что произошло позже, привело к тому, что IBM потеря контроль над стандартом PC, и дорого поплатилась за это. IBM не сумела обеспечить себе исключительные права на разработанную Microsoft операционную систему DOS, предоставив последней право продавать код MS-DOS, разработанный для IBM, другим компаниям.

В результате, некоторые компании, лицензировали код операционной системы, и по сути дублировали ее архитектуру. Все это привело к тому, что конечный пользователь, покупал ту же самую MS-DOS, только под другим названием или в другой упаковке.

Именно эта ошибка, которую допустила IBM при составлении договора, превратила Microsoft, в громадную, доминирующую корпорацию на рынке программного обеспечения, и привела IBM к потере контроля над тем стандартом PC, который она сама же создала.

Главная причина, по которой IBM потеряла контроль над своим же стандартом, состоит в том, что аппаратные средства, которыми занималась IBM защитить авторским правом можно только в соответствии с патентами, а это для IBM было трудно, в силу того, что она в своих разработках опиралась на уже разработанные элементы от Intel. Для получения патента, разработанная аппаратура должна быть уникальной. По большому счету, любой радиолюбитель мог приобрести подобные элементы и заниматься разработкой аппаратной части. Первым была компания IBM, но получить авторские права она не могла, и это привело к тому, что проект первого компьютера (его аппаратная часть) могла дублировать любая компания. Нужно лишь было купить те же микросхемы, что и IBM, у тех же поставщиков и разработать новую системную плату с аналогичной схемой.

Но нашлись такие компании (Phoenix Technologies), которые взяв в команду хороших инженеров, разработали аналогичный BIOS. По функциональности такой BIOS практически ничем не отличался от BIOS IBM, так как, по сути, он его копировал, но по программному коду – это была уникальная разработка.

Система BIOS представляет собой набор управляющих программных компонентов, которые непосредственно вправляют аппаратными устройствами компьютера. Эти компоненты называются драйверами устройств, поэтому BIOS является набором основных драйверов устройств, необходимых для управления системным аппаратным обеспечением и его контроля. Операционная система (DOS или Windows) использует драйверы BIOS для взаимодействия с аппаратными и периферийными устройствами.

После того, как удалось дублировать систему ввода-вывода IBM, оставалась последняя задача – клонировать операционную систему DOS, чтобы получить работоспособную систему, совместимую с системой IBM.

Однако проектировать DOS с нуля, была непосильной задачей, в отличие от BIOS, чьи размеры были значительно меньше. Помимо этого, операционная система постоянно дорабатывалась и видоизменялась.

Чтобы заполучить DOS для IBM совместимого компьютера оставался только один путь – получить права на ее использование. Вот тут-то на сцену и вышла компания Microsoft. А как я уже говорил ранее, IBM допустила большую ошибку, когда заключала договор с Microsoft, она не потребовала от нее подписать эксклюзивное лицензионное соглашение, по которому бы Microsoft могла предоставлять право использования их программной части только IBM.

Microsoft воспользовалась этим и стала продавать DOS любому пользователю. Благодаря лицензии на копирование MS-DOS, компания IBM окончательно потеряла контроль над персональным компьютером, ибо его теперь могли производить другие компании в не зависимости от желаний IBM.

Как вы думаете, почему нет никаких аналогов системы Macintosh Apple, несмотря на то, что аппаратные средства Мак-а легко можно продублировать?

Реальная проблема заключается в том, что компания Apple владеет операционной системой MAC OS и не разрешает никакой другой компании продавать Apple совместимые системы. Более того, в системе MAC, BIOS очень сложная и большая и ее часть интегрирована в операционную систему. Поэтому продублировать ее, как это было с BIOS от IBM практически невозможно.

Заметьте! В 1996-1997 годах Apple лицензировала BIOS и операционную систему

Сейчас, когда компания Apple использует архитектуру компьютеров PC, единственным отличием между компьютерами Mac и PC остается операционная система. Теперь компьютер, на котором запущена OS X, автоматически становится Mac, а на котором Windows - PC.

Несмотря на то, что OS X включает код проверку на наличие специальной микросхемы на материнской плате, исключая запуск этой операционной системы на других компьютерах, проект OSx86 (www.osxproject.org) предоставляет информацию о том, как обойти эти ограничения для запуска OS X на стандартных компьютерах.

Индустрия аппаратных средств ПК. Кто здесь главный?

Теперь мы знаем, что Microsoft контролирует рынок программного обеспечения для ПК, поскольку у нее есть своя собственная операционная система для РС, и права на нее принадлежат только ей.

Теперь давайте пытаемся разобраться с тем, кто контролирует рынок аппаратных средств PC.

Первое время, если быть точным, до 1987 года, безусловно, это была компания IBM, со своими стандартами и разработками. Именно ей принадлежит разработка основного проекта системной платы PC, параллельных и последовательных портов, видео стандарты VGA и XGA , шина расширения, интерфейс жестких и гибких дисков, контроллеры, блоки питания, интерфейс мыши и клавиатуры. По сей день разработки IBM продолжают оказывать влияние на современные системы, хотя с того времени прошло уже боле двух десятилетий.

Кто же в наши дни является лидером по изобретению и разработке новых стандартов аппаратных средств ПК? Это компания Intel со своим девизом «Процессоры нового поколения».

Вы, наверное, удивитесь если узнаете, что Intel не продает полностью собранные компьютеры. И в настоящее время нельзя заказать системный блок или планшет у Intel, как это можно сделать у Apple. Эта компания выступает как лидер по производству системных плат. Системная плата является ключевым звеном в персональном компьютере, и компания ее выпускаемая теоретически становится производителем системы в целом. IBM, в свое время, также производила системные платы и была главным поставщиком PC, несмотря на то, что остальные комплектующие заказывала у других компаний.

Сегодня, крупнейшие компании являются разработчиками своих собственных системных плат, а также микросхем и компонентов системной логики для своих плат.

Intel является как раз той компанией, которая выпускает большую часть материнских плат и больший сегмент рынка принадлежит ей. Незначительным конкурентом Intel выступает компания AMD.

Но AMD производит наборы микросхем системной логики и процессоры и не занимается комплектацией системных плат. Изготовлением системных плат для архитектуры AMD занимаются сторонние производители.

Компании, которые занимаются созданием системных плат для процессоров AMD, изготавливают также и системные платы для компьютеров, создаваемых на базе процессоров Intel, конкурируя тем самым с компанией Intel и ее системными платами.

На самом деле, Intel всегда была доминирующей компанией по поставке процессоров для PC. Это произошло благодаря тому, что IBM выбрала процессор Intel 8088 в качестве центрального в первом IBM компьютере еще в 1981 году. Контролируя рынок процессоров, Intel, естественно, контролировала и рынок микросхем, которые были необходимы для работы процессоров в персональных компьютерах. Это привело к тому, что Intel стала контролировать рынок микросхем системной логики. Первые их продаж начались в 1989 году, а уже к 1994 году она стала крупнейшим в мире производителем и поставщиком системных плат и микросхем системной логики, а также процессоров и других микросхем. С тех пор, она контролирует рынок аппаратных средств ПК.

Подводя итог, можно сказать, так: «Кто контролирует рынок операционных систем, тот управляет и рынком программного обеспечения, а тот, кто контролирует рынок системных плат и процессоров, тот главным образом влияет на рынок аппаратных средств».

И как вы уже знаете, сегодня крупнейшими игроками являются компании Microsoft и Intel, которые совместно контролируют рынок программных и аппаратных средств для ПК.

Не стоит забывать о быстро набирающих обороты компаниях Apple и Google, которые все активнее влияют на компьютерную индустрию. Возможно, в скором времени, контроль над рынком аппаратных и программных средств окажется у других компаний.

Лекция 2 . СОВРЕМЕННЫЕ ПЕРСОНАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ

2.1. Общие сведения .

Современные персональные компьютеры ( PERSONAL COMPUTERS ) представляют собой универсальные технические устройства индивидуального пользования, предназначенные для обработки информации.

Для нормального функционирования современных персональных компьютеров необходимо взаимодействие двух равноправных компонентов: аппаратного ( HARPWARE ) и программного ( SOFTWARE ) обеспечения (рис. 2.1.1).

Рис. 2.1.1. Структура

современного персонального компьютера.

Аппаратное обеспечение ( HARPWARE ) – это набор технических средств (аппаратуры), из которых состоит современный персональные компьютер.

Программное обеспечение ( SOFTWARE ) – это набор программ, обеспечивающих оптимальное функционирование всех элементов современных персональных компьютеров и дружественный интерфейс с пользователями при решении конкретных задач.

Структура современных персональных компьютеров называется их конфигурацией . Обычно аппаратное и программное обеспечение современных персональных компьютеров рассматривается отдельно и, следовательно, отдельно рассматриваются их аппаратная и программная конфигурации.

Аппаратную и программную конфигурации современных персональных компьютеров можно гибко изменять, однако существуют понятия типовых базовых аппаратной и программной конфигураций.

современных персональных компьютеров включает в себя:

- системный блок,

- клавиатуру,

- монитор,

- манипулятор «мышь».

В таком комплекте современные персональные компьютеры обычно поставляются пользователям.

Системный блок представляет собой основной элемент современных персональных компьютеров, внутри которого расположены наиболее важные устройства. Эти устройства называются основными устройствами . Устройства, которые находятся вне системного блока, называются периферийными устройствами .

К основным устройствам относятся:

- материнская плата,

- дисковод жесткого диска,

- дисковод гибкого диска,

- дисковод оптического диска.

К периферийным устройствам относятся:

Клавиатура,

Монитор,

Принтер,

Сканер,

- манипулятор «мышь» и др.

включает в себя:

- базовую систему ввода-вывода BIOS (BASE INPUT OUTPUT SYSTEM ),

- операционную систему (WINDOWS-98, WINDOWS-2000)

- программы стыковки с внешними устройствами – драйверы,

- вспомогательные сервисные программы – утилиты,

- пакеты типовых прикладных программ (WORD , EXEL , ACCESS и др.).

2.2. Аппаратное обеспечение.

Аппаратным обеспечением ( HARD WARE ) называется совокупность технических средств (аппаратуры), входящих в состав современных персональных компьютеров.

Структура аппаратного обеспечения современных персональных компьютеров называется аппаратной конфигураций .

Исходя из того, что аппаратная конфигурация современных персональных компьютеров может изменяться в широких пределах, рассмотрим так называемую типовую базовую аппаратную конфигурацию. Эта типовая базовая конфигурация современных персональных компьютеров приведена на рис. 2.2.1.

Рис. 2.2.1. Структурная схема современного персонального компьютера

с базовой конфигурацией.

На приведенном рисунке сплошными линиями показаны устройства, находящиеся на материнской плате (серый цвет) и внутри системного блока. Внешние (периферийные) устройства, подключаемые к портам ввода-вывода, оказаны пунктиром.

Основным устройством современного персонального компьютера является центральный процессор (микропроцессор). Он управляет работой всех функциональных элементов персонального компьютера и выполняет все операции по обработке информации.

Для хранения наиболее часто используемой информации центральный процессор дополняется устройствами сверхоперативной памяти (КЭШ-памяти) двух уровней: первого и второго. КЭШ-память первого уровня составляет одно целое с микропроцессором, а КЭШ-память второго уровня представляет собой отдельную микросхему, которая находится в одном корпусе с микропроцессором.

Центральный процессор через КЭШ-память и системную шину взаимодействует с системным контроллером и через него со всеми другими устройствами персонального компьютера, и в первую очередь, с оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) и шинами PCI и AGP .

Функциональный контроллер обеспечивает взаимодействие с дисководами магнитных и оптических дисков, с шинами ISA и USB , а также обслуживание последовательных (COM ) и параллельных (LPT ) портов ввода-вывода. Через эти порты к функциональному контроллеру подключаются клавиатура, принтер и манипулятор «мышь».

Функциональный контроллер через постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и расположенную в нем базовую систему ввода-вывода (BIOS ) осуществляет также начальную? (тестирование) всех устройств персонального компьютера, начальную загрузку операционной системы, а также обеспечивает доступ к базовой системе ввода-вывода во время работы компьютера.

2.3. Основные устройства.

Основные устройства современного персонального компьютера – это устройства, расположенные внутри системного блока (на материнской плате и вне ее). К этим устройствам относятся:

- центральный процессор (микропроцессор),

- микропроцессорный комплект (чипсет),

- системная и интерфейсные шины,

- устройства внутренней памяти (микросхемы ПЗУ, ОЗУ),

- устройства внешней памяти (магнитные и оптические диски).

Центральный процессор (микропроцессор) – это специальная микросхема сверхбольшой степени интеграции (СБИС), выполняющая функции управления всеми устройствами современного персонального компьютера и обеспечивающая обработку поступающих данных.

Микропроцессоры в значительной степени определяют мощность современных персональных компьютеров, поэтому тип микропроцессора используется для их классификации.

Современные микропроцессоры характеризуются следующими основными параметрами:

Разрядностью,

- объемом адресного пространства,

- тактовой частотой,

Архитектурой.

Понятие разрядности включает в себя:

- разрядность внутренних регистров микропроцессора (ш),

- разрядность шины данных (и),

- разрядность шины адреса (к).

Исходя из этого, разрядность микропроцессора обозначается в виде ш/и/к. Например, разрядность микропроцессора Pentium обозначается следующим образом: 32/64/32, то есть:

- разрядность внутренних регистров – 32,

- разрядность шины данных – 64,

- разрядность шины адреса – 32.

Разрядность внутренних регистров (ш) микропроцессора определяет принадлежность его к тому или иному классу. Так, например, микропроцессоры семейства Pentium относятся к классу 32-разрядных микропроцессоров.

Разрядность шины данных (и) определяет скорость передачи данных между микропроцессором и другими устройствами. При 64-разрядной шине данных скорость передачи в два раза выше, чем у 32-разрядной шины.

Разрядность шины адреса (к) определяет объем адресного устройства, то есть максимальное количество ячеек памяти, к которым можно осуществлять непосредственный доступ по индивидуальному адресу (одна ячейка памяти обеспечивает хранение одного байта данных). Очевидно, что объем адресного пространства (N ) связан с разрядностью шины адреса (к) следующим простым соотношением: N = 2 к.

При к = 16 N = 2 16 = 65536 байт = 64 Кб.

При к = 20 N = 2 20 = 2 10 Кб = 1 Мб.

При к = 32 N = 2 32 = 2 16 Кб = 4 Гб.

Архитектура микропроцессора – это его внутренняя логическая организация, его внутренняя логическая структура.

Современные микропроцессоры типа Pentium имеют так называемую суперскалярную архитектуру , которая позволяет выполнять за один такт более одной элементарной операции. Это достигается за счет использования двух параллельно работающих 32-разрядных конвейеров, выполняющих поступающие команды.

Устройства внутренней памяти . К ним относятся:

- постоянное запоминающее устройство (ПЗУ),

- оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) – это микросхема, которая используется для хранения системных программ тестирования основных узлов современного персонального компьютера при его включении, а также системных программ начальной загрузки.

ПЗУ является устройством, предназначенным только для чтения, поэтому в англоязычной литературе используется обозначение ROM (Read only memory – память только для чтения). Запись информации в ПЗУ производится на специальных устройствах – программаторах . Однако в настоящее время появились специальные перепрограммируемые микросхемы ПЗУ, в которых имеется возможность изменения хранимой в них информации.

ПЗУ является энергонезависимым устройством, т.е. устройством, в котором при выключении компьютера вся информация, хранящаяся в нем, сохраняется.

В современных персональных компьютерах емкость ПЗУ составляет десятки Кб.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) – это набор микросхем, который используется для кратковременного хранения программ и данных, используемых во время работы персонального компьютера.

ОЗУ является энергозависимым устройством, т.е. устройством, в котором при выключении компьютера вся информация, хранящаяся в нем, не сохраняется.

Современных персональных компьютерах емкость ОЗУ составляет 128, 256, 512 и более Мб.

2.4. Периферийные устройства.

Клавиатура,

- манипулятор «мышь»

Мониторы,

Принтеры,

- другие устройства.

Рассмотрим эти устройства более подробно.

Клавиатура – это клавишное устройство, которое служит для ввода алфавитно-цифровых данных, а также команд управления.

Клавиатура относится к стандартным средствам персонального компьютера. Ее основные функции не нуждаются в поддержке специальных программ (драйверов). Необходимое программное обеспечение для начала работы с компьютером уже имеется в микросхеме ПЗУ в составе базовой системы ввода-вывода (BIOS ) и поэтому компьютер реагирует на нажатие клавиш сразу после включения.

Стандартная клавиатура современных персональных компьютеров имеет 102 клавиши, функционально распределенных по четырем группам:

- алфавитно-цифровые клавиши

- функциональные клавиши

- служебные клавиши

- дополнительные клавиши

Манипулятор «мышь» - это устройство управления специальным указателем (указателем мыши) на экране монитора. Перемещение мыши по плоской поверхности синхронизировано с перемещением указателя мыши на экране монитора.

Монитор – это устройство визуального представления данных, Это не единственное, но главное устройство вывода. Его основными эксплуатационными параметрами являются:

Размер экрана,

- максимальная частота регенерации,

Класс защиты.

Размер экрана монитора измеряется по диагонали между противоположными углами экрана. Единицей измерения являются дюймы. Стандартными размерами экрана являются 14”, 15”, 17”, 19”, 21”. В настоящее время наиболее распространенным размером экрана является 17 дюймов. Однако для работы с графикой желательно иметь размеры 19-21 дюйм.

В настоящее время в персональных компьютерах используются в основном мониторы двух типов:

- мониторы на электронно-лучевых трубках,

- мониторы на жидких кристаллах.

- Плазменные мониторы

В мониторах на электронно-лучевых трубках изображение на экране получается в результате облучения люминофорного покрытия тремя остронаправленными пучками электронов. Для получения цветного изображения люминофорное покрытие имеет точки или полоски трех типов, светящихся красным, зеленым и синим цветом. Чтобы на экране все три луча сходились строго в одну точку, и изображение было четким, перед люминофором устанавливается маска – специальная панель с регулярно расположенными отверстиями или щелями. Шаг маски измеряется в долях миллиметра. В настоящее время наиболее распространенные мониторы имеют шаг маски 0,25-0,27 мм.

В жидкокристаллических мониторах изображение представляет собой совокупность отдельных точек – пикселов. Однако принцип действия жк-мониторов существенно отличается от принципа действия монитора на основе ЭЛТ. Различия заключаются в способах создания светящегося элемента и формирования растра.

В жк-мониторе минимальным элементом изображения является жк-ячейка. В отличие от зерна люминофора жк-ячейка не генерируе свет, а только управляет интенсивностью проходящего света. Для формирования изображения на экране жк-монитора не требуется высокое напряжение, поэтому жк-мониторы имеют очень низкое энергопотребление.

Принтер – это печатающее устройство вывода данных, позволяющее получать копии документов на бумаге или прозрачном носителе.

В современных персональных компьютерах используются различные типы принтеров, которые различаются по принципу действия. К ним относятся принтеры:

Матричные,

Струйные,

Светодиодные,

Лазерные.

Матричные принтеры – это простейшие печатающие устройства. В настоящее время практически вышли из употребления.

Струйные принтеры – это печатающие устройства, в которых изображение на бумаге формируется из пятен, образующихся при попадании капель красителя на бумагу. Выброс микрокапель красителя происходит под давлением, которое развивается в печатающей головке за счет парообразования.

К положительным сторонам струйных принтеров относится возможность получить высококачественные цветные оттиски (тексты, картинки и т.д.).

Лазерные принтеры – это печатающие устройства, в которых изображение на бумаге формируется при помощи луча лазера. Эти принтеры обладают высоким качеством печати, не уступающим, а во многих случаях превосходящим полиграфическое. Они отличаются также высокой скоростью печати, которая измеряется в страницах в минуту – ppmt (page por minute ). Как и в матричных принтерах изображение на бумаге формируется из отдельных точек. Принцип действия лазерных принтеров следующий:

2.5. Программное обеспечение.

Программным обеспечением ( SOFTWARE ) называется совокупность программ , обеспечивающих оптимальное функционирование всех аппаратных средств современных персональных компьютеров, а также дружественное взаимодействие с пользователями при решении ими конкретных задач.

Программы – это упорядоченные последовательности команд. Конечная цель любой компьютерной программы – управление аппаратными средствами. Даже если на первый взгляд программа никак не взаимодействует с оборудованием, не требует никакого ввода данных с устройств ввода и не осуществляет вывод данных на устройство вывода, все равно ее работа основана на управлении аппаратными устройствами персонального компьютера.

Программное и аппаратное обеспечение современных персональных компьютеров работают в непрерывной связи и непрерывном взаимодействии. Несмотря на то, что мы рассматриваем эти две категории отдельно, нельзя забывать, что между ними существует диалектическая связь, и раздельное их рассмотрение является условным.

По выполняемым функциям все программное обеспечение современных персональных компьютеров можно условно разделить на две большие части: системное программное обеспечение и прикладное программное обеспечение. (рис. 2.5.1).

Программное обеспечение (ПО)

Рис. 2.5.1. Структура программного обеспечения современных персональных компьютеров

Состав программного обеспечения современных персональных компьютеров называется программной конфигурацией .

Между отдельными программами, как и между отдельными элементами аппаратного обеспечения, существует тесная взаимосвязь – многие программы работают, опираясь на другие программы, т.е. существует определенный программный интерфейс . Возможности существования такого интерфейса основана на существовании определенных технических условий и протоколов взаимодействия, а на практике оно обеспечивается разделением всего программного обеспечения на несколько взаимосвязанных между собой уровней. Эти уровни следующие:

Базовый,

Системный,

Служебный,

Прикладной.

Указанные уровни программного обеспечения представляют собой стройную пирамидальную конструкцию, в которой каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уровней. Такое деление очень удобно для всех этапов работы на современных персональных компьютерах, начиная с установки программного обеспечения до практической эксплуатации и технического обслуживания. Рассмотрим кратко эти уровни.

Базовый уровень является самым низким уровнем программного обеспечения. Он отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами . Как правило, базовое программное обеспечение непосредственно входит в состав базового аппаратного обеспечения и хранится в специальной микросхеме, называемой постоянным запоминающим устройством – ПЗУ (в англоязычной литературе используется сокращение ROM – Read only memory – память только для чтения). Программы и данные записываются в микросхему ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации.

В тех случаях, когда изменение базовых программных средств в процессе эксплуатации является технически целесообразным, то вместо микросхем ПЗУ используются микросхемы ППЗУ – перепрограммируемые постоянно запоминающие устройства (EPROM – Erasable and programmable read only memory ). Системный уровень является переходным: программы, работающие на этом уровне, обеспечивают взаимодействие прочих программ современных персональных компьютеров с программами базового уровня и непосредственно с аппаратными средствами, т.е. выполняют посреднические функции.

От программного обеспечения этого уровня во многом зависят эксплуатационные показатели всего персонального компьютера в целом.

Конкретные программы, отвечающие за взаимодействие с конкретными устройствами, называются драйверами .

Конкретные программы, отвечающие за взаимодействие с пользователями, называются программами пользовательского интерфейса . От этих программ непосредственно зависит удобство работы на персональном компьютере и производительность труда на рабочем месте.

Совокупность программного обеспечения системного уровня образует ядро операционной системы . Наличие ядра операционной системы – непременное условие для установки программ боле высокого уровня, а также для взаимодействия с пользователем.

Служебный уровень программного обеспечения является уровнем взаимодействия как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Основное назначение служебных программ заключается в автоматизации работ по проверке, наладке и настройке всех систем персонального компьютера. Эти программы называются утилитами .

Прикладной уровень программного обеспечения представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых конкретный пользователь современного персонального компьютера может выполнять конкретные задачи.

К прикладным программам этого уровня относятся программы Блокнот, Калькулятор, текстовый редактор WORD PAD , графический редактор PAINT .

2.6. Системное программное обеспечение.

– это совокупность системных программ, обеспечивающих оптимальное функционирование всех элементов современных персональных компьютеров, а также дружественный интерфейс с пользователями.

Системное программное обеспечение включает в себя:

Базовую систему ввода - вывода – BIOS (BIOS – BASE INPUT OUTPUT SYSTEM) ,

- операционную систему,

- вспомогательные системные программы.

Базовая система ввода-вывода ( BIOS ) обеспечивает:

- тестирование всех узлов персонального компьютера при его включении;

- загрузку операционной системы WINDOWS с магнитного диска в оперативную память;

- работу пользователя с клавиатурой.

Операционная система представляет собой комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны она опирается на базовую систему ввода-вывода (BIOS ), а с другой стороны она сама является основой для программного обеспечения более высоких уровней: служебных и прикладных программ.

Основная функция любой операционной системы – посредническая. Она заключается в обеспечении нескольких видов интерфейса:

- аппаратный интерфейс (согласование, взаимодействие всех видов аппаратных средств персонального компьютера),

- программный интерфейс (согласование и взаимодействие всех программных средств персональных компьютеров),

- аппаратно-программный интерфейс (согласование и взаимодействие аппаратных и программных средств персональных компьютеров),

- пользовательский интерфейс (согласование и взаимодействие операционной системы с пользователями).

Кроме того, операционная система обеспечивает следующие операции:

- автоматический запуск, организацию и обслуживание файловой системы;

- управление установкой, исполнением и удалением приложений;

- обеспечение надежности при работе с приложениями.

Рассмотрим эти вопросы более подробно.

Автоматический запуск . Все операционные системы Windows обеспечивают свой автоматический запуск. Для этого в специальной (системной) области магнитного диска, где хранится операционная система, создается запись программного кода. Обращение к этому коду выполняют программы, находящиеся в базовой системе ввода-вывода (). Завершая свою работу, они дают команду на загрузку и исполнение содержимого системной области магнитного диска.

Организация и обслуживание файловой системы . К функциям обслуживания файловой системы относятся:

- создание файлов и присвоение им имен;

- создание каталогов (папок) и присвоение им имен;

- переименование каталогов (папок);

- копирование и перемещение файлов между папками и между магнитными дисками;

- удаление файлов и каталогов папок;

- навигация по файловой системе с целью доступа к заданному файлу, каталогу (папке);

- управление атрибутами файлов (только для чтения, скрытый файл, системный файл, архивный файл).

Управление установкой, исполнением и удалением приложений . Сюда относится обеспечение следующих операций:

- возможность одновременной или последовательной работы нескольких приложений (например, одновременная работа программ Блокнот и Калькулятор);

- возможность обмена данными между приложениями;

- возможность совместного использования аппаратных и программных средств несколькими приложениями и др.

Обеспечение надежности заключается в устойчивости операционной системы при сбоях в работе недостаточно отработанных и проверенных приложений.

Обслуживание файловой системы. Несмотря на то, что данные о местоположении файлов хранятся в табличной структуре FAT 32, они представляют собой иерархические структуры – пользователям так удобнее и все преобразования осуществляются операционной системой.

К функциям обслуживания файловой системы относятся:

Создание файлов

- переименование файлов

- объединение файлов

- удаление файлов и т.д.

2.7. Прикладное программное обеспечение.

современных персональных компьютеров представляет собой комплекс программ, который используется пользователями для выполнения конкретных задач.

Прикладное программное обеспечение включает в себя:

- стандартные прикладные программы,

- текстовые процессоры WORD ,

- табличные процессоры EXCEL ,

- другие стандартные программы,

- экспертные системы, программы пользователей.

Стандартные прикладные программы являются стандартными приложениями операционной системы Windows . В силу их особой простоты их обычно принято использовать как учебные программы. Однако, знание приемов работы со стандартными приложениями позволяет ускорить освоение специализированных программных средств: текстовых и табличных процессоров, графических редакторов и др.

В состав стандартных прикладных программ входят программы:

Блокнот,

Калькулятор,

- текстовый редактор WORD PAD ,

- графический редактор PAINT .

Программа «Блокнот» - это простейший текстовый редактор, который можно использовать в качестве удобного средства просмотра текстовых файлов (в формате ТХТ и некоторых других). Для создания текстовых документов его применяют редко (только для создания небольших записок), однако данную программу можно использовать для отработки навыков работы с клавиатурой.

Программа «Калькулятор» - это прикладная программа, которая позволяет выполнять несложные расчеты. Эта программа имеет две модификации: стандартную и инженерную.

Стандартный калькулятор позволяет производить только несложные арифметические вычисления.

Инженерный калькулятор позволяет производить более сложные инженерные вычисления с использованием элементарных математических функций.

Достоинством программы «Калькулятор» является то, что она может обмениваться информацией с другими программами с использованием буфера обмена.

Текстовый процессор WORD PAD служит для создания, редактирования, формирования и просмотра текстовых документов. Под форматированием понимается оформление документов с использованием различных шрифтов, осуществление выравнивания текста, вставка в текстовые документы рисунков, графиков и т.д.

В стандартной поставке операционной системы WINDOWS текстовый процессор WORD PAD является облегченной версией более мощного текстового процессора WORD .

Графический редактор PAINT – это программа, предназначенная для создания и редактирования простейших графических изображений (рисунков). По своим возможностям эта программа уже не соответствует современным требованиям, но в силу своей простоты и доступности остается в составе приложений операционной системы WINDOWS .

Графический редактор Paint является редактором растровой графики . Так как существуют еще и графические редакторы векторной графики , то приемы работы с ними совершенно различны.

В растровой графике мельчайшим элементом изображения является точка, которой на экране монитора соответствует экранная точка (пиксел). В векторной графике элементарным элементом изображения является линия (контур), описываемая математическими выражениями.

Текстовый процессор Word является в настоящее время самой популярной программой, приложением операционной системы Windows , и является на сегодняшний день стандартом в обработке текста.

Основное отличие текстовых процессоров от текстовых редакторов заключается в том, что они позволяют не только вводить и редактировать текст, но и форматировать его, т.е. оформлять.

Табличный процессор Excel – это пакет прикладных программ, которые являются приложениями операционной системы WINDOWS и являются на сегодняшний день стандартом в области обработки табличных данных.

Областью применения табличного процессора EXCEL являются инженерные и экономические расчеты, составление различных сводок, диаграмм, работа с большими объемами данных.

Табличный процессор EXCEL обладает большим набором сервисных функций. Это ввод текста и проверка правописания, создание графиков, диаграмм, экспорт и импорт данных.

Табличный процессор EXCEL -2000 рассчитан на использование шрифтов в новом формате кодирования UNICODE . При работе с текстами на английском языке никаких проблем не возникает, но если использовать традиционные (М E UNICODE ) русскоязычные шрифты, то вместо русских букв будут выводиться пустые квадраты, точки и просто пробелы. Решить проблему можно с помощью специальной программы, переводящей традиционные шрифты в формат UNICODE .

К другим стандартным прикладным программам относятся:

- система управления базами данных Access ,

- графические редакторы Corel Draw и Adobe Photoshop ,

Редакторы HTML (Web -редакторы) и др.

Экспертные системы – это системы обработки знаний в узкоспециализированных областях подготовки решений пользователей на уровне профессиональных экспертов.

Прикладные программы пользователей – это программы, разработанные пользователями и предназначенные для решения своих узкоспециализированных задач.

2.8. Заключение.

2.8.1 Современные персональные компьютеры представляют собой универсальные технические устройства индивидуального пользования предназначенные для обработки информации.

Для нормально функционирования современных персональных компьютеров необходимо взаимодействие двух его равноправных компонентов: аппаратного (HARDWARE ) и программного (SOFTWARE ) обеспечения.

2.8.2 Аппаратное обеспечение ( HARDWARE ) – это набор технических средств (аппаратуры) из которых состоит современный персональный компьютер. Структура аппаратного обеспечения современного персонального компьютера называется его аппаратной конфигурацией .

2.8.3 Типовая базовая аппаратная конфигурация включает в себя:

Системный блок

Клавиатуру

Манипулятор мышь

Монитор

В таком комплекте современные персональные компьютеры обычно предоставляются пользователю.

2.8.4 Системный блок представляет собой основной элемент совремённого персонального компьютера внутри которого расположено наиболее важное устройство. Эти устройства называются основными устройствами. Устройства которые находятся вне системного блока называются периферийными устройствами .

2.8.5 К основным устройствам относятся:

- материнская плата

Дисковод жесткого магнитного диска

Дисковод гибкого магнитного диска

Дисковод оптического диска.

2.8.6 К периферийным устройствам относятся:

Клавиатура

Манипулятор «мышь»

Монитор

Принтер

Сканер и др.

2.8.7 Типовая базовая программная конфигурация включает в себя:

Базовую систему ввода – вывода (BIOS )

Операционную систему

Сервисные программы – утилиты

Пакеты прикладных программ

2.8.8 Системное программное обеспечение – это совокупность системных программ обеспечивающих взаимодействие всех элементов совремённых персональных компьютеров, а также дружественный интерфейс с пользователями.

2.8.9 Прикладное программное обеспечение – это совокупность прикладных программ, обеспечивающих выполнение конкретных зада пользователей.

– Игорь (Администратор)

В сегодняшних реалиях, у аббревиатуры ПК есть много разных расшифровок, в зависимости от области применения. Однако, в сегодняшней статье речь пойдет именно о персональном компьютере, так как именно эту расшифровку подразумевают чаще всего, когда произносят ПК,

Примечание : Статья предназначена для начинающих пользователей.

Что же такое ПК или персональный компьютер?

Персональный компьютер или ПК - это настольная вычислительная машина, предназначенная для бытового использования и предоставляющая универсальные функции для пользователей. Простыми словами, это электронное устройство, позволяющая выполнять кучу разнородных действий - бродить по интернету, смотреть фильмы, писать документы, составлять программы и прочее.

Сам термин происходит от сокращения PC или же Personal Computer. В русских ГОСТах принято использовать аббревиатуру ПЭВМ или Персональная Электронно-Вычислительная Машина. Хотя в обычной среде все уже привыкли именовать именно ПК, так как это банально легче произносится и пишется.

Какими бы стандартами вы не пользовались, вам стоит обратить пристальное внимание на то, что ПЭВМ, ПК или персональный компьютер это прежде всего универсальное устройство. Другими словами, приставка для игр не является ПК, так как ее назначение сильно ограничено.

Еще пример. Сервера, использующиеся у хостингов так же не являются персональными компьютерами, но уже по другой, хоть и простой, причине. Они не являются персональными.

Предыстория появления ПК

Как вы уже поняли, за ПК или персональным компьютером обычно представляют набор из большой коробки, он же системный блок, монитора, клавиатуры, мышки и прочих устройств. Однако, такое представление сложилось не сразу, а с течением времени. Было несколько основных стадий развития, которые и положили основу сегодняшнему термину ПК.

Когда-то давным давно, как в сказке, компьютеры были большой редкостью и были доступны далеко не всем, как станки по производству, например, гвоздей. Их и сегодня в свободной продаже не сыщешь. Так же было и с персональными компьютерами. Лишь со временем они стали появляться в полках обычных магазинов. До этих пор, персональный компьютер больше трактовался как жаргонное выражение, так как личным его было сложно назвать.

Впервые термин "персональный компьютер" был использован для компьютера Programma 101 от компании Olivetti. В 1973 году появился первый персональный компьютер с графическим интерфейсом под названием Xerox Alto. Их было выпущено несколько тысяч. Однако, массовый выпуск произошел в 1975 компьютера Альтаир 8800 от MITS. Первый русский массовый выпуск компьютера был в 1981 году под названием "Электроника НЦ-8010". Примечательно, что все в этом компьютеры от схем до программного обеспечения было отечественного производителя.

В последствии было выпущено много моделей. Но, к сожалению, отечественные компьютеры так и не прижились.

Интересный факт. Во времена СССР использовали именно аббревиатуру ПЭВМ, а термин ПК обозначал предназначение компьютера, а не его тип.

Персональный компьютер сегодня

Если раньше персональный компьютер можно было связать с тем, что им пользуются только один человек или определенная группа людей (семья, соседи по общежитию), то сегодня компьютеры выпущены в таких количествах и видах, что практически все электронно-вычислительные устройства, которыми можно воспользоваться в личных целях, обычно называют ПК.

Можно было бы придумать и использовать другой термин, но смысла в этом сейчас никто не видит. Вероятнее всего, этот термин так и будет существовать до зари появления био-компьтеров, хотя последние, возможно, будут просто называть питомцами.

А если серьезно, то несмотря на то, что сегодня термин ПК очень прижился, во время поиска ошибок или решения проблем, всегда стоит использовать более расширенные названия. К примеру, настольный компьютер или ноутбук, так как периодически это может быть весьма важной деталью.

Сегодня персональный компьютер стал еще более доступным для населения, более мощным и «гибким». Под «гибкостью» понимается приспособляемость компьютера к различным условиям эксплуатации. Если пользователю нужна мощная «рабочая лошадка», то он приобретает настольный компьютер, который, при желании, можно дополнить, обновить его аппаратную часть, для соответствия выполняемым задачам.

Если ключевое требование при выборе - это мобильность, то тут тоже огромный выбор переносных ПК, или ноутбуков. Их особенность состоит в том, что все базовые устройства ввода-вывода информации находятся в едином переносном корпусе, обладающим возможностью работать от аккумуляторной батареи. К тому же, благодаря повсеместному внедрению интерфейсa USB, к ноутбуку можно подключить любое устройство и считать с него данные. Сегодня на компьютерном рынке представлено огромное количество моделей ноутбуков, в тои числе и промышленные модели, защищенные от вредного воздействия пыли, влаги и воды, модели с повышенной и сверхвысокой емкостью аккумулятора, позволяющие работать без подключения к электрической сети максимально продолжительное время.

Отдельной категорией ПК следует отметить приобретшие в последнее время большую популярность нетбуки. Нетбук - это небольшой ноутбук, предназначенный для доступа к Интернету и работы с офисными приложениями. Нетбуки отличаются компактными размерами (диагональ экрана 7-10 дюймов или 17,8-25,4 см), небольшим весом, низким энергопотреблением и относительно невысокой стоимостью. Способствует повышению популярности нетбуков также операционная система Internet OS iСloud, которая представляет собой интерактивную веб-страницу, доступную по адресу os.icloud.com через современный веб-браузер и предназначена для выполнения в среде XML виртуальной машины (на стороне клиента) специально созданного программного обеспечения. Проще говоря, эта ОС уже не установлена на машине пользователя, а на удаленном сервере, используя его ресурсы и дисковое пространство. К тому же, пользователь имеет доступ к своему личному рабочему столу из любой точки мира, с любого компьютера, снабженного доступом в Интернет. iCloud - одна из первых и самая на сегодняшний день стабильная сетевая ОС. Некоторые эксперты считают, что именно сетевые операционные системы, так называемые облака, в будущем полностью поменяют современное представление о ПК .

Применение компьютера

Первые компьютеры создавались исключительно для вычислений (что отражено в названиях «компьютер» и «ЭВМ»). Даже самые примитивные компьютеры в этой области во много раз превосходят людей (если не считать некоторых уникальных людей-счётчиков). Не случайно первым высокоуровневым языком программирования был Фортран, предназначенный исключительно для выполнения математических расчётов.

В современном мире невозможно представить себе бухгалтерию или планово-экономический отдел любого предприятия, не оснащенную ПК. Сейчас ПК - это и архивы документов, и легкий поиск документов по различным атрибутам, будь то дата, номер документа и так далее. Компьютеры заняты расчетом заработной платы, налоговых вычетов и тому подобных. Именно на ПК ведется учет любых средств предприятия. Другими словами, персональный компьютер - это «орудие труда» современного бухгалтера или экономиста.

Вторым крупным применением были базы данных. Прежде всего они были нужны правительствам и банкам. Базы данных требуют уже более сложных компьютеров с развитыми системами ввода-вывода и хранения информации. Для этих целей был разработан язык Кобол. Позже появились СУБД со своими собственными языками программирования.

Третьим применением было управление всевозможными устройствами. Здесь развитие шло от узкоспециализированных устройств (часто аналоговых) к постепенному внедрению стандартных компьютерных систем, на которых запускаются управляющие программы. Кроме того, всё бомльшая часть техники начинает включать в себя управляющий компьютер.

Наконец, компьютеры развились настолько, что компьютер стал главным информационным инструментом как в офисе, так и дома. То есть, теперь почти любая работа с информацией осуществляется через компьютер - будь то набор текста или просмотр фильмов. Это относится и к хранению информации, и к её пересылке по каналам связи.

Современные суперкомпьютеры используются для моделирования сложных физических и биологических процессов. Например, для моделирования ядерных реакций или климатических изменений. Некоторые проекты проводятся при помощи распределённых вычислений, когда большое число относительно слабых компьютеров одновременно работает над небольшими частями общей задачи, формируя таким образом очень мощный компьютер. Наиболее сложным и слаборазвитым применением компьютеров является искусственный интеллект - применение компьютеров для решения таких задач, где нет чётко определённого более или менее простого алгоритма. Примеры таких задач - игры, машинный перевод текста, экспертные системы.

Компьютер в переводе с английского языка (computer) переводится, как «вычислитель». Представляет собой устройство, выполняющее определённую, заранее заданную последовательность операций. Заданная последовательность операций называется программным обеспечением. Компьютеры имеют очень широкий спектр применения. Их используют для любых, сложных вычислений, для накопления, обработки, хранения, приёма и передачи информации, управление станками и механизмами на производстве, для создания графических и видеоизображений с возможностью их обработки и т. п.

Термин «компьютер»

Строго говоря, термин «компьютер» очень объёмный, так как принцип его работы может быть основан на использовании самой разной рабочей среды и компонентов. Компьютер может быть электронным, механическим, квантовым, оптическим и т. п., работая за счёт движения фотонов, квантов, механических частей и прочее. Кроме этого, функционально, компьютеры делятся на два типа – электронные и аналоговые (механические).

Кстати сказать, слово компьютер было впервые введено в 1887 году в оксфордский словарь английского языка. Составители этого учебника понимали слово «компьютер», как механическое устройство для вычислений. Лишь значительно позже, в 1946 году, словарь дополнили терминами, чётко описывающими механический, аналоговый и цифровой компьютер.

Сегодня понятие компьютер значительно сузилось, так как многие устройства устарели и больше не используются в работе, уменьшив тем самым существующую номенклатуру этих устройств.

Быстродействие компьютеров

Быстродействие компьютера напрямую зависит от его вычислительной мощности, то есть скорости выполнения определённых операций за единицу времени. Называется эта величина – «флопс ».

На практике, скорость сильно зависит от многих дополнительных условий: типа задачи, которая выполняется на компьютере, частого обмена данными между составляющими системы и т. п. Поэтому в качестве этого параметра принимают пиковую скорость вычислений – некое гипотетическое число, которое характеризует максимально возможную скорость выполнения операций.

Например, к суперкомпьютерам относят устройства, способные выполнять вычисления со скорость более 10 терафлопсов (это десять триллионов флопсов). Для сравнения, средний бытовой, персональный компьютер работает со скоростью приблизительно 0.1 терафлопса.

Для того чтобы оценить практическое быстродействие компьютерных устройств разработаны специальные тесты (на компьютерном сленге их часто называют «бенчмарки ») в основу которых положены специальные математические вычисления. Производительность персональных компьютеров , оценивают, как правило, с точки зрения всех составляющих его компонентов для получения итоговой, усреднённой оценки его быстродействия.

Виды современных компьютеров

Как уже было отмечено выше, в зависимости от своей конструкции, технических параметров, применения, все компьютеры можно условно разделить на несколько типов:

Электронно-вычислительные машины (ЭВМ)

По сути, это устройство представляет собой совокупность целого комплекса средств, где все составляющие его элементы выполнены при помощи электронных элементов. Основным назначением такого устройства является выполнение различных расчётов и решение задач вычислительного или информационного плана.

На сегодняшний день этот термин используется для обозначения конкретной аппаратной реализации устройства и как правовой термин в юридических документах. Кроме этого, это понятие применяют, как для обозначений компьютерной техники, выпускавшейся в 1950–1990 годах, так и для современных больших электронно-вычислительных устройств, чтобы отграничить их от компьютеров персонального типа.

Персональный компьютер

Недорогое, универсальное, достаточно компактное устройство, предназначенное для работы на нём одиночного пользователя дома или в офисе и выполнения различных, индивидуальных задач – вычислений, набора текстов, просмотра видео, прослушивания музыки и прочее. Именно благодаря такой универсальности и ценовой доступности, персональные компьютеры и получили такое широкое распространение.

Наибольшую известность получили компьютеры фирмы Apple и так называемые IBM-совместимые устройства , которые на сегодняшний день занимают львиную долю всего рынка ПК. Широкую популярность IBM обеспечила более низкая цена при почти равных возможностях.

До последнего времени, эти устройства не имели никакой совместимости между собой – ни аппаратной, ни программной. На сегодняшний день существует специальное программное обеспечение («эмуляторы»), делающее возможным запуск программ (с ограничением) от Apple на IBM-совместимых компьютерах и наоборот.

Все персональные компьютеры, в свою очередь, можно разделить на несколько типов:

Настольные ПК .