Ce este o interfață hardware/software? Interfață hardware-software

Ideea despre ce este un sistem de operare s-a schimbat de-a lungul timpului. Primele calculatoare au fost folosite doar pentru rezolvarea problemelor matematice, iar programele erau algoritmi de calcul scrisi în coduri mașini. La codificarea programelor, programatorul trebuia să controleze independent computerul și să asigure execuția programului său. De-a lungul timpului, a fost creat un set de utilitare pentru a ușura scrierea programelor. Odată cu dezvoltarea electronicii, echipamentul a fost îmbunătățit și a devenit posibilă executarea simultană a mai multor programe în legătură cu aceasta, au fost creați algoritmi pentru comutarea sarcinilor. Setul de rutine care asigură comutarea a fost numit monitor sau supraveghetor. Cu toate acestea, a apărut problema întreruperii activității programelor care conțin erori și consumă resurse de calculator (de exemplu, ocuparea constantă a procesorului sau scrierea eronată a rezultatelor muncii lor în RAM, unde se află alte programe). O soluție a fost găsită în crearea unor mecanisme hardware speciale care protejează memoria programului de accesul accidental al altor programe. Deoarece controlul acestor mecanisme nu mai putea fi inclus în programele în sine, un program special a fost adăugat la monitor pentru a controla protecția memoriei. Așa a fost creat monitorul rezident. Soluția consecventă a unor astfel de probleme a vizat crearea unui computer universal capabil să rezolve simultan o varietate de probleme.

Un monitor rezident este deja rudimentele unui sistem de operare. Programele de aplicație au început să conțină doar implementarea algoritmului lor și accesul la monitor pentru algoritmi auxiliari, folosind un set special de reguli numit interfață de programare a aplicației. Interfața de programare a aplicațiilor a permis crearea de concepte abstracte. Au apărut conceptele de fișier și sistem de fișiere. Ulterior, multe alte programe au fost adăugate monitorului rezident, în special, facilitând astfel de operațiuni precum copierea fișierelor, editarea textelor, compilarea programelor dintr-un limbaj de programare în codul mașinii și altele. Termenul de monitor rezident a fost transformat în nucleul sistemului de operare.

Pornirea computerului. BIOS.

De obicei, computerul pornește atunci când alimentarea este pornită pe panoul frontal al unității de sistem, deși computerele moderne au mijloace de economisire a energiei care permit să nu fie oprite. Pornirea unui computer este cel mai crucial moment al funcționării unui computer - în acest moment nu există date sau programe în RAM. Este imposibil să le transferați de pe hard disk pe RAM fără comenzi. În acest scop, procesorul are un picior special numit RESET (repornire). Dacă se primește un semnal pe el (și în momentul pornirii exact asta se întâmplă), procesorul accesează o celulă de memorie special alocată. Este necesar ca această celulă să conțină întotdeauna anumite informații, chiar și atunci când computerul este oprit. Pentru aceasta este proiectat un cip special - ROM (memorie doar pentru citire). Aceasta este și memorie, dar permanentă. Spre deosebire de RAM, ROM-ul nu este ștears atunci când este oprit. Programele cu cip ROM sunt scrise din fabrică. Acest set de programe se numește BIOS - sistem de bază de intrare/ieșire. Acest sistem este „încorporat” în placa de bază a computerului. Scopul său este de a efectua acțiuni de bază legate de operațiunile I/O. BIOS-ul conține, de asemenea, un test de performanță a computerului care verifică funcționarea memoriei și a dispozitivelor computerului atunci când este pornit. Funcționarea programelor stocate în cipul BIOS este afișată pe un ecran negru cu linii albe. În acest moment, computerul își verifică dispozitivele: RAM este verificată (cât este și dacă este în ordine), prezența hard disk-urilor și prezența unei tastaturi. Dacă ceva nu funcționează, programele care efectuează verificarea vor raporta o problemă. În plus, sistemul de bază de intrare/ieșire conține un program care apelează încărcătorul sistemului de operare.

Încărcătorul sistemului de operare este un program special conceput pentru a iniția procesul de pornire a sistemului.

După încărcarea sistemului de operare, toate lucrările cu procesorul și alte dispozitive sunt efectuate folosind pachete software speciale incluse în sistemul de operare.

Dacă dintr-un motiv oarecare sistemul de operare nu se încarcă de pe hard disk, atunci lucrul cu computerul este imposibil. Acest lucru se întâmplă dacă, de exemplu, hard disk-ul sau sistemul de operare sunt deteriorate. În acest caz, sistemul de operare poate fi încărcat de pe un mediu de stocare extern. Pentru a face acest lucru, aveți nevoie de un disc special, care se numește disc de sistem. Această metodă este utilizată pentru a porni computerul la depanare.

Scopul sistemului de operare.

Calculatoarele nu au avut întotdeauna nevoie de un sistem de operare. Dacă un computer putea să pornească, să înceapă să lucreze și să accepte comenzi umane fără un sistem de operare, atunci nu era nevoie de el. Exemple de astfel de „calculatoare” includ console de jocuri. Au și un procesor, RAM în care se află programul în timpul funcționării, există dispozitive de introducere a informațiilor (de exemplu, un joystick), dar nu există sistem de operare sau este complet primitiv.

Programele de jocuri de consolă (și datele lor, cum ar fi muzica și imaginile) sunt stocate într-un cip ROM (situat în cartuşul jocului) sau pe un disc laser. Atunci când un cartuş (sau un disc laser) este introdus în consolă, programul porneşte automat şi nu se asumă niciun alt control decât cel cerut de scriptul jocului, prin urmare nu este nevoie de sistem de operare. Te poți uita la consola din cealaltă parte. Când încărcați un joc, intrați sub controlul „sistemului de operare” al acestuia și puteți face doar ceea ce este prevăzut în joc, de exemplu, „a alerga”, „sări” și „trage”. Limitările sale și natura non-standard nu ne permit să numim un joc video „sistem de operare” fără ghilimele. Acest sistem de operare ar trebui să:

– să fie general acceptat și utilizat ca sistem standard pe multe computere;

– lucrați cu numeroase dispozitive hardware produse de diferite companii, inclusiv în trecut;

– oferă capacitatea de a rula o mare varietate de programe scrise de oameni diferiți și lansate de diferite organizații;

– să furnizeze instrumente pentru verificarea, configurarea și întreținerea computerului, a dispozitivelor acestuia și a programelor care sunt instalate pe acesta.

Interfață hardware și software.

Există doi participanți într-un sistem informatic – software și hardware. Software-ul reprezintă toate programele instalate pe computer, iar hardware-ul sunt componentele și echipamentele care se află în interiorul unității de sistem sau sunt conectate extern.

Relația dintre participanții la un sistem informatic se numește interfață. Interacțiunea dintre diferite noduri este o interfață hardware, interacțiunea dintre programe este o interfață software, iar interacțiunea dintre hardware și programe este o interfață hardware-software.

Într-un computer, interfața hardware este furnizată de producătorii de hardware. Ei se asigură că toate nodurile au aceiași conectori și funcționează la aceleași tensiuni. Coordonarea dintre software și hardware este realizată de sistemul de operare.

Interfața cu utilizatorul.

Dacă vorbim despre un computer personal, atunci putem indica un terț participant în lucrul cu sistemul informatic - aceasta este o persoană (denumită de obicei utilizator). De asemenea, utilizatorul trebuie să interacționeze cu hardware și software.

Există programe diferite și fiecare trebuie să fie lucrat diferit. Unele programe sunt concepute pentru a funcționa cu o tastatură, altele pentru a funcționa cu un mouse, altele pentru a funcționa cu un joystick sau alte dispozitive de control. Unele programe își prezintă mesajele sub formă de texte pe ecran, altele sub formă de grafică, altele pot să nu folosească deloc ecranul și să producă mesaje sub formă de vorbire sau sunete. Modul în care o persoană interacționează cu un program și un program cu o persoană se numește interfață cu utilizatorul. Dacă un program este realizat în așa fel încât să fie convenabil să lucrezi cu el, se spune că are o interfață ușor de utilizat. Dacă tehnica de lucru cu un program este imediat clară, fără a fi nevoie de a studia instrucțiuni, se spune că are o interfață intuitivă. Conceptul de interfață de utilizator dezvoltată sugerează că programul are capacități mari, dar să înveți să lucrezi cu el nu este ușor. Interfața flexibilă înseamnă că programul poate fi utilizat în multe moduri diferite. Conceptul de interfață rigidă înseamnă că numai o astfel de muncă este posibilă, așa cum este prevăzut în instrucțiuni, și nu alta. Conceptul de interfață primitivă înseamnă că interfața este ușor de învățat, dar incomod de utilizat.

SISTEM DE OPERARE DOS

DOS este primul sistem de operare pentru calculatoare personale, care s-a răspândit și a fost principalul pentru computerele IBM PC din 1981 până în 1995. De-a lungul timpului, practic a fost înlocuit cu sisteme de operare noi, moderne, Windows și Linux, dar în unele cazuri DOS rămâne. convenabil și singurul posibil pentru lucrul pe computer (de exemplu, în cazurile în care utilizatorul lucrează cu echipamente învechite sau software scris cu mult timp în urmă etc.)

Utilizatorii lucrează cu sistemul de operare DOS folosind linia de comandă, nu are propria sa interfață grafică. Sistemul de operare DOS a făcut posibilă lucrarea cu succes cu computerele personale timp de 15 ani, cu toate acestea, această muncă nu poate fi numită convenabilă. DOS a acționat ca un „intermediar” între utilizator și computer și a ajutat la transformarea comenzilor complexe pentru accesarea discurilor în altele mai simple și mai ușor de înțeles, dar pe măsură ce s-a dezvoltat, el însuși a devenit „încărcat” cu o abundență de comenzi și a început să împiedice lucrul cu calculatorul. Astfel, a apărut nevoia unui nou intermediar - atunci au apărut așa-numitele programe shell.

Un shell este un program care rulează sub sistemul de operare și ajută utilizatorul să lucreze cu sistemul de operare. Programul shell arată clar întreaga structură de fișiere a computerului: discuri, directoare, fișiere. Fișierele pot fi căutate, copiate, mutate, șterse, sortate, modificate și executate cu doar câteva apăsări de taste. Simplu, clar, convenabil. Unul dintre cele mai faimoase și răspândite programe shell din întreaga lume se numește Norton Commander (NC). Shell-ul NC ascunde utilizatorului multe inconveniente care apar atunci când lucrați cu sistemul de fișiere MS DOS, de exemplu, cum ar fi necesitatea de a tasta comenzi din linia de comandă. Simplitatea și ușurința de utilizare sunt ceea ce face ca shell-urile de tip NC să fie populare în timpul nostru (acestea includ QDos, PathMinder, XTree, Dos Navigator, Volkov Commander etc.). Shell-urile grafice ale Windows 3.1 și Windows 3.11 sunt fundamental diferite de acestea. Ei folosesc conceptul de așa-numitele „ferestre” care pot fi deschise, mutate pe ecran și închise. Aceste ferestre „aparțin” diferitelor programe și reflectă munca lor.

DOS folosește sistemul de fișiere FAT. Unul dintre dezavantajele sale este restricțiile stricte privind numele fișierelor și directoarelor. Numele poate avea până la opt caractere. Extensia este indicată după punct și constă din cel mult trei caractere. Extensia în numele fișierului este opțională, este adăugată pentru comoditate, deoarece extensia vă permite să aflați ce program a creat-o și tipul de conținut al fișierului. DOS nu face diferența între literele mici și mari cu același nume. Pe lângă litere și cifre, numele și extensia fișierului pot consta din următoarele caractere: -, _, $, #, &, @, !, %, (,), (, ), ", ^. Exemple de fișiere nume în MS DOS: doom .exe, referat.doc.

Deoarece DOS a fost creat cu destul de mult timp în urmă, nu îndeplinește cerințele sistemelor de operare moderne. Nu poate folosi direct cantitățile mari de memorie instalate în computerele moderne. Sistemul de fișiere folosește numai nume scurte de fișiere diverse dispozitive, cum ar fi plăcile de sunet, acceleratoarele video etc., sunt slab acceptate.

Multitasking nu este implementat în DOS, de exemplu. nu poate efectua în mod natural mai multe sarcini (executarea programelor) în același timp. DOS nu are niciun mijloc de control și protecție împotriva acțiunilor neautorizate ale programelor și ale utilizatorului, ceea ce a dus la apariția unui număr mare de așa-numiți viruși.

Unele componente ale sistemului de operare DOS: fișierele disc IO.SYS și MSDOS.SYS (pot fi numite diferit, de exemplu IBMBIO.COM și IBMDOS.COM pentru PC DOS) sunt plasate în RAM la pornire și rămân acolo permanent. Fișierul IO.SYS este o completare la sistemul I/O de bază, iar MSDOS.SYS implementează serviciile de bază ale sistemului de operare de nivel înalt.

Procesorul de comenzi DOS procesează comenzile introduse de utilizator. Procesorul de comenzi se află în fișierul de disc COMMAND.COM de pe discul de pe care pornește sistemul de operare. Unele comenzi ale utilizatorului, cum ar fi type, dir sau copy, sunt executate de shell în sine. Astfel de comenzi se numesc comenzi interne sau încorporate. Pentru a executa alte comenzi de utilizator (externe), procesorul de comenzi caută pe discuri un program cu numele corespunzător și, dacă îl găsește, îl încarcă în memorie și îi transferă controlul. La sfârșitul programului, procesorul de comenzi șterge programul din memorie și afișează un mesaj care indică faptul că este gata să execute comenzi (prompt DOS).

Comenzile externe DOS sunt programe furnizate împreună cu sistemul de operare ca fișiere separate. Aceste programe efectuează sarcini de întreținere, cum ar fi formatarea dischetelor (format.com), verificarea stării discurilor (scandisk.exe), etc.

Driverele de dispozitiv sunt programe speciale care completează sistemul de intrare/ieșire DOS și oferă suport pentru utilizarea nouă sau non-standard a dispozitivelor existente. De exemplu, folosind driverul DOS ramdrive.sys este posibil să lucrați cu un „disc electronic”, adică. o bucată de memorie de calculator care poate fi manipulată în același mod ca un disc. Driverele sunt plasate în memoria computerului când sistemul de operare pornește, iar numele lor sunt specificate într-un fișier special CONFIG.SYS. Acest design facilitează adăugarea de noi dispozitive și vă permite să faceți acest lucru fără a afecta fișierele de sistem DOS.

MICROSOFT WINDOWS

Shell-urile grafice Widows 1.0, Widows 2.0, Widows 3.0, Widows 3.1 și Widows 3.11 rulau sub MS DOS, adică nu erau sisteme de operare independente. Dar, din moment ce apariția Windows a deschis noi posibilități, Windows nu este numit un shell, ci un mediu. Mediul Windows este caracterizat de următoarele caracteristici care îl deosebesc de alte programe shell:

- Multifunctional. Este posibil să rulați mai multe programe simultan.

– Interfață software unificată. Interacțiunea dintre programele scrise pentru Windows este organizată în așa fel încât să fie posibil să se creeze date în unele programe și să le transfere în alte programe.

- Interfață de utilizator unificată. Odată ce înțelegeți cum funcționează un program scris pentru Windows, nu este greu să înțelegeți altul. Cu cât studiezi mai multe programe, cu atât este mai ușor să înveți următorul program.

– Interfață grafică cu utilizatorul. Fișierele de programe și de date apar pe ecran ca pictograme. Fișierele sunt manipulate folosind mouse-ul.

– Interfață hardware-software unificată. Mediul Windows a asigurat compatibilitatea unei varietăți de hardware și programe. Producătorilor de echipamente nu le păsa cum să „ghicească” ce programe vor rula dispozitivele lor, au vrut doar să lucreze cu Windows, iar apoi Windows a asigurat funcționarea dispozitivelor. În același mod, dezvoltatorii de software nu mai trebuiau să-și facă griji cu privire la lucrul cu echipamente necunoscute pentru ei. Sarcina lor a fost redusă la asigurarea interacțiunii cu Windows.

Sistemul de operare DOS cu shell-urile sale grafice Windows 3.1 și Windows 3.11 a fost înlocuit cu sisteme de operare cu drepturi depline ale familiei MS Windows (mai întâi Windows 95, apoi Windows 98, Windows 2000, Windows XP). Spre deosebire de Windows 3.1 și Windows 3.11, acestea pornesc automat după pornirea computerului (dacă este instalat doar acest sistem).

În MS Windows, o modificare a sistemului de fișiere FAT – VFAT – este utilizată pentru a stoca fișiere. În el, lungimea numelor de fișiere și directoare poate ajunge la 256 de caractere.

În sistemul de operare Windows, mouse-ul este utilizat pe scară largă atunci când lucrați cu ferestre și aplicații. În mod obișnuit, mouse-ul este folosit pentru a selecta bucăți de text sau obiecte grafice, pentru a bifa și debifa casetele, pentru a selecta comenzile din meniu, pentru a selecta butoanele din bara de instrumente, pentru a manipula controalele din casete de dialog și pentru a „defila” documentele în ferestre.

În Windows, butonul drept al mouse-ului este, de asemenea, utilizat în mod activ. Prin plasarea cursorului mouse-ului peste un obiect și făcând clic dreapta, puteți deschide așa-numitul „meniu contextual”, care conține cele mai comune comenzi aplicabile acestui obiect.

Comenzile rapide vă permit să accesați un program sau un document din mai multe locații fără a crea mai multe copii fizice ale fișierului. Pe desktop puteți plasa nu numai pictograme (pictograme) de aplicații și documente individuale, ci și foldere. Folderele sunt un alt nume pentru directoare.

O inovație semnificativă în Windows 95 a fost bara de activități. În ciuda funcționalității sale limitate, face multitasking clar și face comutarea între aplicații mult mai rapidă decât în ​​versiunile anterioare de Windows. În exterior, bara de activități este o bandă, situată de obicei în partea de jos a ecranului, care conține butoanele aplicației și butonul Start. În partea dreaptă există de obicei un ceas și pictograme mici ale programelor care sunt active în prezent.

Desktop-ul Windows este conceput pentru a le face cât mai ușor posibil pentru utilizatorul începător, oferind în același timp personalizare maximă pentru a se potrivi nevoilor specifice ale utilizatorilor avansați.

SISTEM DE OPERARE LINUX

Linux este un sistem de operare pentru computere și stații de lucru compatibile cu IBM. Este un sistem de operare multi-utilizator cu o fereastră grafică în rețea, X Window System. Sistemul de operare Linux acceptă standarde de sisteme deschise și protocoale Internet și este compatibil cu sistemele Unix, DOS și MS Windows. Toate componentele sistemului, inclusiv codul sursă, sunt distribuite cu o licență pentru copiere și instalare gratuită pentru un număr nelimitat de utilizatori.

Acest sistem de operare a fost dezvoltat la începutul anilor 1990 de Linus Torvald, student la Universitatea din Helsinki (Finlanda), cu participarea utilizatorilor de internet, angajaților centrelor de cercetare, diferitelor fundații și universități.

Ca sistem de operare tradițional, Linux realizează multe dintre aceleași caracteristici ca DOS și Windows, dar sistemul de operare este deosebit de puternic și flexibil. Linux aduce viteza, eficiența și flexibilitatea Unix utilizatorului de computer personal, profitând în același timp de toate beneficiile unui computer personal. Când lucrați cu mouse-ul, toate cele trei butoane sunt utilizate în mod activ, în special, butonul din mijloc este folosit pentru a insera fragmente de text.

Din punct de vedere economic, Linux are un alt avantaj foarte semnificativ - este un sistem gratuit. Linux este distribuit sub Licența Generală Open GNU sub Free Software Foundation, făcând acest sistem de operare disponibil pentru toată lumea. Linux este protejat prin drepturi de autor și nu este în domeniul public, dar Licența publică generală GNU este aproape aceeași cu a le pune la dispoziție publicului. Este proiectat în așa fel încât Linux să rămână liber și în același timp un sistem standardizat. Există o singură versiune oficială a nucleului Linux.

Sistemul de operare Linux a moștenit încă două caracteristici remarcabile de la Unix: este un sistem multi-utilizator și multi-tasking. Multitasking înseamnă că sistemul poate îndeplini mai multe sarcini în același timp. Modul multi-utilizator este un mod în care mai mulți utilizatori pot lucra în sistem simultan, iar fiecare dintre ei interacționează cu sistemul prin intermediul propriului terminal. Un alt avantaj al acestui sistem de operare este abilitatea de a-l instala împreună cu Windows pe un singur computer.

Folosind sistemul Linux, puteți transforma orice mașină personală într-o stație de lucru. În zilele noastre, Linux este sistemul de operare pentru afaceri, educație și programare individuală. Universitățile din întreaga lume folosesc Linux în cursurile de programare și proiectare a sistemelor de operare. Linux a devenit indispensabil în rețelele corporative extinse, precum și pentru organizarea nodurilor de internet și a serverelor web.

Linux modern oferă posibilitatea de a utiliza mai multe tipuri de interfețe grafice: KDE (K Desktop Environment), GNOME (GNU Network Model Environment) și altele. În fiecare dintre aceste shell-uri, utilizatorului i se oferă posibilitatea de a lucra cu mai multe desktopuri simultan (în timp ce în MS Windows există întotdeauna un desktop, care trebuie să fie aglomerat cu ferestre).

Un computer oferă diverse resurse pentru a rezolva o problemă, dar pentru a face aceste resurse ușor accesibile oamenilor și programelor lor, este nevoie de un sistem de operare. Ascunde utilizatorului detalii complexe și inutile și îi oferă o interfață convenabilă cu care să lucreze. Sistemele de operare pot oferi alte capabilități: mijloace de protejare a informațiilor stocate pe discurile computerelor; munca mai multor utilizatori pe un singur computer (mod multi-utilizator), capacitatea de a conecta un computer la o rețea, precum și combinarea resurselor de calcul ale mai multor mașini și partajarea acestora (clustering).

Shatsukova L.Z. Informatică. Manual de internet.http://www.kbsu.ru/~book

Anna Chugainova

Interfața (interacțiunea) este relația dintre componentele și participanții sistemului cu microprocesor.

Include: hardware, software și oameni. Prin urmare, se disting următoarele tipuri de interfețe:

interfață hardware;

interfață software;

interfața cu utilizatorul.

Interfață software furnizate de sistemul de operare (dacă este disponibil). Cele mai comune interfețe de utilizator sunt o interfață grafică (de exemplu, un desktop de PC cu pictograme sau butoane de comandă în Microsoft Office Word) și o interfață „joystick”, unde selectăm comanda de care avem nevoie deplasându-ne printr-un meniu (de exemplu, mobil telefoane, controlere programabile), care este, de asemenea, un tip de GUI.

Interfață hardware este un sistem de magistrale, conectori, dispozitive de potrivire, algoritmi și protocoale care asigură comunicarea tuturor părților sistemului cu microprocesor între ele. Performanța și fiabilitatea sistemului depind de caracteristicile interfeței.

În sistemele cu microprocesoare implementate, interfața hardware este furnizată de controlere pentru a descărca procesorul. Un controler este un cip specializat conceput pentru a îndeplini funcții de monitorizare și control. Controlerul controlează funcționarea dispozitivului, de exemplu, hard disk-ul, RAM, tastatura și asigură interacțiunea acestui dispozitiv cu alți participanți MS.

Anvelopele sunt controlate de axe. În MS complex, de exemplu, cum ar fi un computer personal, locul central este ocupat de „chipset” - un set de punți și controlere. Chipsetul include două cipuri principale, care sunt denumite în mod tradițional podul de sud și podul de nord (Figura 1). Northbridge servește magistrala de sistem, magistrala de memorie, AGP (portul grafic accelerat) și este controlerul principal al computerului. South Bridge se ocupă de lucrul cu dispozitive externe (bus PCI - magistrală de intrare/ieșire pentru conectarea dispozitivelor periferice).

Figura 1 - Organizarea schimbului de date în calculatoarele personale (PC-uri)

Cea mai complexă este organizarea interacțiunii dintre procesor și dispozitivele externe, ceea ce se datorează marii lor varietăți.

Interfețe paralele caracterizate prin faptul că folosesc linii de semnal separate pentru a transmite biții, iar biții sunt transmiși simultan. Interfața paralelă clasică este portul LPT.

Interfață serială Pentru a transmite date, folosește o linie de semnal, de-a lungul căreia biții de informații sunt transmiși unul după altul secvenţial.

Cea mai simplă interfață serială, care s-a răspândit atât în ​​PC-uri, cât și în sistemele industriale, este standardul RS-232, implementat prin porturile COM. RS-485 este utilizat pe scară largă în automatizarea industrială.

(Universal Serial Bus) asigură conectarea la un computer de la o mare varietate de dispozitive periferice, inclusiv telefoane mobile și electronice de larg consum.

Prima specificație a interfeței a fost numită USB 1.0, în prezent este utilizată specificația USB 2.0, dispozitivele moderne folosesc interfața cu specificația USB 3.0.

Standardul USB 2.0 conține patru linii: recepție și transmisie de date, sursă de alimentare +5 V și carcasă. Pe lângă acestea, USB 3.0 adaugă încă patru linii de comunicație (2 pentru recepție și două pentru transmisie) și o carcasă.

Autobuzul USB are o lățime de bandă mare (USB 2.0 oferă o rată maximă de transfer de informații de până la 480 Mbit/s, USB 3.0 - până la 5,0 Gbit/s) și oferă nu numai transfer de date, ci și sursă de alimentare pentru externe cu putere redusă. dispozitive (dispozitivul consumat de curent maxim prin liniile de alimentare USB, nu trebuie să depășească 500 mA pentru USB 2.0 și 900 mA pentru USB 3.0), ceea ce face posibilă nu folosirea surselor de alimentare externe.

Interfețele wireless vă permit să vă îndepărtați de cablurile de comunicație, ceea ce este deosebit de important pentru dispozitivele de dimensiuni mici, care sunt comparabile ca dimensiune și greutate cu cablurile. Interfețele fără fir utilizează infraroșu (IrDA) și frecvența radio (Bluetooth, USB wireless).

Interfață infraroșu IrDA Permite comunicarea wireless intre doua dispozitive la o distanta de pana la 1 metru. Comunicarea în infraroșu - Conexiune IR (Infra Red) - este sigură pentru sănătate, nu creează interferențe în domeniul de frecvență radio și asigură confidențialitatea transmisiei. Razele IR nu trec prin pereți, așa că zona de recepție este limitată la un spațiu mic, ușor de controlat.

Bluetooth (dintele albastru) este o interfață radio cu putere redusă (puterea emițătorului doar aproximativ 1 mW) pentru organizarea rețelelor personale, oferind transmisie de date în timp real pe distanțe scurte. Fiecare dispozitiv Bluetooth are un transmițător și un receptor radio care funcționează în intervalul de frecvență de 2,4 GHz. Raza de acțiune a interfeței radio este de aproximativ 100 m - pentru a acoperi o casă standard.

Wireless USB (USB wireless) este o interfață radio cu rază scurtă de acțiune, cu debit mare: 480 Mbit/s la o distanță de până la 3 metri și 110 Mbit/s la o distanță de până la 10 metri. Funcționează în intervalul de frecvență 3,1 - 10,6 GHz.

Interfața RS-232 (RS - standard recomandat) conectează două dispozitive - un computer și un dispozitiv de transmisie a datelor. Viteza de transmisie - 115 Kbps (maxim), distanta de transmisie - 15 m (maxim), schema de conectare - punct la punct.

Semnalele acestei interfețe sunt transmise prin căderi de tensiune de (3...15) V, astfel încât lungimea liniei de comunicație RS-232 este de obicei limitată la o distanță de câțiva metri datorită imunității scăzute la zgomot. Cel mai adesea folosit în echipamentele industriale într-un computer personal a fost folosit pentru a conecta un mouse sau un modem. Interfața RS-232 nu permite în principiu crearea de rețele, deoarece conectează doar 2 dispozitive.

Figura 2 - Conector RS-232 tip DB9

Interfața RS-485 este o interfață serială industrială de mare viteză și rezistentă la zgomot utilizată pe scară largă pentru transferul bidirecțional de date. Aproape toate computerele industriale moderne, majoritatea senzorilor și actuatoarelor conțin una sau alta implementare a interfeței RS-485.

Pentru a transmite și a primi date, este suficientă o pereche răsucită de conductori (pereche răsucită). Transmiterea datelor se realizează folosind semnale diferențiale (semnalul original merge de-a lungul unui fir, iar copia sa inversă merge de-a lungul celuilalt.). Diferența de tensiune a unei polarități între conductori înseamnă una logică, diferența celeilalte polarități înseamnă zero.

În prezența zgomotului extern, interferența în firele adiacente este aceeași și, deoarece semnalul este diferența de potențial în conductori, nivelul semnalului rămâne neschimbat. Acest lucru asigură o imunitate ridicată la zgomot și o lungime totală a liniei de comunicație de până la 1 km (sau mai mult folosind dispozitive speciale - repetoare).

Interfața RS-485 oferă schimb de date între mai multe dispozitive printr-o linie de comunicație cu două fire în mod semi-duplex (Recepția și transmisia au loc pe o pereche de fire cu o separare de timp). Utilizat pe scară largă în industrie la crearea sistemelor automate de control al proceselor.

Ethernet (ether - ether) este o tehnologie de transmisie a datelor utilizată în majoritatea rețelelor locale de calculatoare. Această interfață se bazează pe standardul IEE 802.3. În timp ce interfața RS-485 poate fi văzută ca o interfață unu-la-mulți, Ethernet funcționează pe o bază multi-la-mulți.

În funcție de rata de transfer de date și de mediul de transmisie, există mai multe opțiuni:

Ethernet - 10 Mbit/s

Fast Ethernet - 100 Mbit/s

Gigabit Ethernet - 1 Gbps

10 Gigabit Ethernet

Cablul coaxial, perechea răsucită (cost redus, imunitate ridicată la zgomot) și cablul de fibră optică (crearea de linii mai lungi și canale de comunicație de mare viteză) sunt utilizate ca medii de transmisie.

(pereche răsucită) - un tip de cablu de comunicație, care constă dintr-una sau mai multe perechi de conductori izolați, răsucite împreună și acoperite cu o manta de plastic.

De exemplu, un cablu FTP (pereche răsucită cu folie - o pereche răsucită cu un ecran comun de folie și un conductor de cupru pentru a drena curenții induși), 4 perechi (solide), categoria 5e (Figura 3). Cablul este destinat instalării staționare în interiorul clădirilor, structurilor și funcționării în sisteme de cabluri structurate. Proiectat pentru aplicații care operează în domeniul de frecvență cu o limită superioară de 100 MHz.

Figura 3 - Pereche răsucită: 1 - Manta exterioară, 2 - Ecran din folie, 3 - Sârmă de scurgere, 4 - Folie de protecție, 5 - Pereche răsucită

La nivel fizic, protocolul Ethernet este implementat sub formă de plăci de rețea încorporate în sisteme cu microprocesoare și hub-uri care conectează sistemele între ele.

Rețelele industriale sunt construite pe baza Ethernet (Profinet, EtherNet/IP, EtherCAT, Ethernet Powerlink), care concurează cu succes cu rețelele dezvoltate anterior Profibus, DeviceNet, CANopen etc.

Capacitățile hardware-ului computerului determină interfață hardware-software, care caracterizează funcțiile hardware și organizarea computerului necesare și suficiente pentru dezvoltarea programelor. Interfața hardware-software captează toate informațiile de care programatorii au nevoie despre hardware-ul care alcătuiește computerul. Acest lucru nu afectează niciun aspect al organizării interne a computerului: tipul de elemente semiconductoare, tensiunea de alimentare, designul plăcilor de circuit imprimat etc. Totalitatea proprietăților hardware-ului computerului esențiale pentru dezvoltarea programului, de ex. pentru programatori, se numește arhitectura calculatorului. Astfel, vom folosi termenii arhitectură și interfață controlată de software ca sinonime, înțelegând că unei anumite interfețe software-hardware corespunde unei arhitecturi specifice.

După cum sa menționat deja, programarea în termeni de interfață hardware-software este disponibilă numai pentru programatorii de sistem care creează programe - drivere pentru întreținerea dispozitivelor periferice, programe pentru întreținerea dispozitivelor de stocare, comutarea sarcinilor, distribuirea memoriei între sarcini etc., care împreună formează sistemul de operare. Sistemul de operare introduce interfața de nivel următor - interfața programului de aplicație API ( API – Aplicați interfața programului). API-ul introduce un sistem de operatori utilizat de programatori pentru a efectua operațiuni I/O și stocarea datelor, distribuie dispozitive și memorie între sarcini, controlează dispozitivele computerului și procesele de procesare a datelor. Toți operatorii API sunt implementați prin sistemul de operare, adică. prin programe de SO adecvate care interpretează operatorii API într-o secvență de comenzi de interfață software-hardware implementate de hardware-ul computerului. Programele OS sunt o parte integrantă a hardware-ului computerului: programele OS sunt cele care creează operatori (funcții) în ceea ce privește programele de service, sistemele de instrumente și programele de aplicație.

Astfel, hardware-ul computerului și sistemul de operare acționează ca un singur complex hardware și software - o platformă de computer pe care este construit software de nivel superior, inclusiv programe de aplicație care interacționează cu hardware-ul printr-un API.

Interfață hardware-software PAI definește funcțiile implementate de hardware-ul computerului. Aceste funcții sunt de obicei împărțite în următoarele grupuri:

alcătuirea și forma de reprezentare a unităților de informații ale mașinii;

tipuri de date și forme de prezentare a acestora;

metode de adresare a datelor;

sistem de comandă;

funcţii de reprezentare a stării dispozitivelor şi proceselor.

Primele patru funcții implementate de hardware-ul computerului generează un sistem de comandă computerizat care stabilește coduri de funcționare și reguli de codificare a adreselor operanzilor implicați în operații. Secvențele de comenzi care alcătuiesc programele sunt corecte atunci când comenzile specifică operații pe tipuri de date adecvate: numere întregi, booleeni, șiruri de caractere etc. Alături de funcțiile programabile, funcționarea computerului este însoțită de evenimente care apar la ritmul de funcționare a dispozitivului (finalizarea operațiunilor de intrare/ieșire, erori în datele transmise etc.) sau în timpul executării comenzilor (cod de funcționare incorect, încălcarea regulilor de adresare). , acces la date protejate etc.). În aceste condiţii, dispozitivele informatice, reacţionând la sfârşitul proceselor sau situaţiilor speciale la efectuarea operaţiilor prescrise de comenzi, formează semnale de întrerupere. Aceste semnale sunt percepute de procesor, care asigură trecerea la programe speciale care procesează situațiile care apar în funcționarea dispozitivelor și în timpul execuției programului. Datorită acestui fapt, sistemul de operare oferă control asupra dispozitivelor și proceselor de execuție a programelor și combină hardware și software într-un singur complex hardware și software.

Marea majoritate a arhitecturilor utilizate în prezent aparțin clasei orientat pe procesor(centru de procesor). În acest caz, pentru fiecare arhitectură se creează o interfață software și hardware specifică, generând un sistem unic de comenzi implementat de sistemul de operare al computerului. Aceasta înseamnă că pentru fiecare procesor și sistem de dispozitive externe este creat un sistem de operare specific, care servește drept bază pentru scrierea programelor de aplicație și gestionarea centralizată a tuturor resurselor sistemului - dispozitive și programe.

Interfața programului de aplicație. Producătorii de hardware pentru computere au dezvoltat arhitecturi care se bazează pe Interfața de programare a aplicațiilor (API) Arhitecturile centrate pe API stabilesc o interfață care este utilizată pentru toate programele de aplicație pentru a accesa funcțiile sistemului de operare și pentru a izola programele de aplicații de detaliile hardware și software ale sistemului de operare. .

Unul dintre cele mai cunoscute API-uri este Posix ( Interfață portabilă a sistemului de operare bazată pe uniX), este standardul internațional pentru Unix– sisteme de operare similare. În 1993, un grup de dezvoltatori de aplicații pentru sisteme de operare Unix și-au definit propriul set de interfețe de programare a aplicațiilor (API), care includea 1.179 de funcții. Standardul „Unified Unix Specification” a devenit versiunea industrială modernă a POSIX.

O altă variantă API– interfață mașină independentă de tehnologie ( Interfață de mașină independentă de tehnologie), adesea numit simplu MI (Interfață mașină). Această interfață include un set de funcții ale sistemului de operare al computerului AS/400, care funcționează conform unei scheme în două etape: generarea unui șablon de program - generarea codului programului. Compilatorul BAS/400 generează cod din textul sursă MI, care este prezentat ca un șablon de program. În a doua etapă, traducătorul generează un cod de program binar dintr-un șablon de program, iar codul de program binar generat de traducător este stocat în memoria computerului ca un singur obiect de program. Acest program este numit urmăribil(observabil). Dacă computerul AS/400 începe să folosească, de exemplu, un procesor pe 64 de biți, atunci este creat un traducător special pentru noul hardware, care traduce codul programului într-un nou cod binar corespunzător compoziției datelor cu care noul procesor pe 64 de biți funcționează. Ca rezultat, AS/400 are un sistem de operare pe 64 de biți și mii de aplicații pe 64 de biți într-o singură zi.

Dezavantaj semnificativ API– lipsa de flexibilitate. Clientul nu poate alege un sistem de operare de la un producător, o bază de date de la altul sau protecția datelor de la un al treilea, deoarece nu poate funcționa ca un singur sistem integrat. Singura modalitate de a asigura flexibilitatea este de a combina în mod independent componente disparate într-un sistem integrat. Cu toate acestea, acest lucru necesită fonduri pentru instruirea utilizatorilor și întreținerea sistemelor software.

se numește un set de dispozitive concepute pentru prelucrarea automată sau automată a datelor tehnologia calculatoarelor.

Sistem informatic- Acest set specific dispozitive și programe care interacționează între ele ( sistem hardware și software), concepute pentru a deservi un singur loc de muncă. Orice componentă a unui sistem informatic (procesor central, memorie RAM sau externă, dispozitiv extern, program etc.) și capacitățile pe care le oferă se numesc resursă. Structura soarelui poate fi reprezentată ca o piramidă.

Software de aplicație

Programul sistemului

Managementul dispozitivelor logice

Managementul dispozitivelor fizice

Hardware

Hardware includ dispozitive fizice (componente de echipamente) implicate în procesarea automată a informațiilor utilizatorului.

Managementul dispozitivelor fizice realizat de programe care interacționează cu structurile hardware.

Managementul dispozitivelor logice implementați programe orientate către utilizator care sunt independente de dispozitivele fizice. Pe baza acestui nivel, pot fi create noi resurse logice. De exemplu, mai multe discuri logice pot fi create pe un hard disk, lucru cu care, din punctul de vedere al utilizatorului, nu este diferit de lucrul cu mai multe discuri fizice.

Programul sistemului este un set de programe menite să asigure funcționarea calculatoarelor și a rețelelor de calculatoare. O parte integrantă a software-ului de sistem sunt sisteme de programare, care servesc la sprijinirea întregului ciclu tehnologic al dezvoltării software.

Software de aplicație este un set de programe interconectate pentru rezolvarea problemelor unei anumite clase dintr-o anumită materie.

Veriga centrală a sistemului de calcul este calculator.

Calculator- Acest dispozitiv electronic, conceput pentru a automatiza crearea, stocarea, prelucrarea și transportul datelor. Baza oricărui computer modern este generator de ceas, generând semnale electrice (impulsuri), a căror frecvență determină frecvența ceasului. Intervalul de timp dintre impulsurile adiacente determină timpul unui ciclu de ceas al computerului (sau pur și simplu tact de muncă). Frecvența ceasului determină destul de obiectiv viteza unui computer. Cunoscând frecvența ceasului și numărul de cicluri de ceas necesare pentru efectuarea unei operații, puteți determina cu exactitate timpul de execuție a acestei operații. Controlul unui computer se reduce de fapt la gestionarea distribuției semnalelor între dispozitive. Managementul poate fi software sau interactiv.

Control software distribuția semnalului se realizează automat.

Distribuția semnalului poate fi controlată manual folosind comenzi externe - butoane, comutatoare etc. În computerele moderne extern managementul este în mare măsură automatizat datorită utilizării unor instrumente speciale interfețe hardware-logice, la care sunt conectate dispozitive de control extern și de introducere a datelor: mouse, joystick, tastatură etc. Un astfel de control se numește interactiv .

Configurarea sistemului informatic numită compoziția sa, inclusiv hardwareȘi software, care sunt de obicei considerate separat. Principiul împărțirii unui sistem de calcul în camera de feronerieȘi configurarea software-ului este de o importanță deosebită pentru informatică, deoarece de foarte multe ori soluția la aceeași problemă poate fi oferită atât de hardware cât și de software. Criteriile de selecție sunt performanța și eficiența. Cu toate acestea, nu trebuie să uităm că o astfel de diviziune este condiționată, deoarece software-ul și hardware-ul funcționează într-un computer într-o conexiune inextricabilă și în interacțiune continuă.

Configurare hardware Un sistem de calcul este o colecție de echipamente conectate la un computer. Calculatoarele și sistemele de calcul moderne au proiectare bloc-modulară(configurație hardware), care poate fi asamblată din noduri și blocuri gata făcute.

Configurare software Un sistem informatic este o colecție de programe instalate pe un computer. Programe pentru calculator - este o formă de reprezentare a datelor și comenzilor menite să producă rezultate specifice. Activitatea programelor de calculator are o natură pe mai multe niveluri.

La fiecare loc de muncă, configurația software și hardware este creată astfel încât să se rezolve cel mai eficient specific probleme practice. Diferite computere pot fi similare ca arhitectură și scopul lor funcțional, dar au configurații software și hardware diferite.

Împreună cu hardware-ul și software-ul în sistemele de calcul, în unele cazuri ei iau în considerare informativȘi matematic Securitate.

Sub suport informativ a intelege un set de programe și date pregătite în prealabil pentru ca aceste programe să funcționeze. De exemplu, într-un editor de text, pentru a opera un sistem automat de verificare ortografică, pe lângă hardware și software, este necesar să existe seturi speciale de dicționare care să conțină o matrice de date de referință pregătită în prealabil.

Software sistemul de calcul este set de software și suport pentru informații. De regulă, este „codificat” în cipuri ROM și utilizat în sisteme informatice specializate (calculatoare de bord ale mașinilor, avioanelor, navelor etc.).

Hardware-ul sistemului informatic

LA

Hardware-ul sistemului informatic se referă la un set de dispozitive și instrumente necesare pentru a efectua anumite tipuri de muncă. După metoda de aranjare a dispozitivelor relativ la unități centrale de procesare(CPU) distinge internȘi extern dispozitive. Dispozitivele externe sunt majoritatea Dispozitive I/O date (numite și periferic dispozitive) și unele dispozitive de stocare pe termen lung date (memorie externă). Pentru ca sistemul să funcționeze, hardware-ul trebuie să fie coordonat unul cu celălalt folosind interfețe hardware, atât la nivel fizic, cât și la nivel logic. Din punct de vedere fizic, hardware-ul este coordonat folosind diverse dispozitive (conectori mecanici și electrici, magistrale, controlere), logic - folosind programe numite drivere de dispozitiv.

Interfețe hardware- Acest dispozitive hardware-logice standardizate, asigurând coordonarea lucrărilor între dispozitive, noduri și blocuri ale sistemului informatic. Sunt numite standarde pentru interfețele hardware protocoale, care definește setul de condiții tehnice necesare funcționării coordonate a dispozitivelor. Prezența interfețelor standard vă permite să unificați transferul de date între dispozitive, indiferent de caracteristicile acestora.

În arhitectura oricărui sistem informatic, există multe interfețe hardware, care pot fi împărțite în două grupuri: secvenţialȘi paralel.

Interfețe paralele– dispozitive care sunt utilizate pentru transmiterea simultană a unui grup de biți. Numărul de biți implicați într-un mesaj este determinat de capacitatea de biți a interfeței. De exemplu, interfețele paralele pe opt biți transferă un octet de date pe ciclu. Performanța interfețelor paralele este măsurată în octeți pe secundă (octet/s; KB/s; MB/s). Ele sunt utilizate acolo unde viteza de transfer de date este importantă: pentru a conecta dispozitive de imprimare, dispozitive de introducere a informațiilor grafice și dispozitive pentru înregistrarea datelor pe medii externe.

Interfețe seriale- aparate mai simple. Schimbul de date se realizează secvenţial bit cu bit. Performanța lor este măsurată în biți pe secundă (bps; Kbps; Mbps). Interfețele seriale sunt adesea numite interfețe asincrone, deoarece nu necesită sincronizarea funcționării dispozitivelor de transmisie și recepție. Din cauza lipsei de sincronizare, transmiterea datelor utile este însoțită de pachete de servicii, adică un octet de date utile poate conține 1–3 biți de serviciu. Inițial, randamentul interfețelor seriale a fost mai mic decât al celor paralele, iar eficiența a fost mai mică. Prin urmare, acestea au fost folosite pentru conectarea „dispozitivelor lente” (dispozitive simple de imprimare de calitate scăzută, dispozitive de intrare-ieșire pentru informații simbolice și de semnal, senzori de control, dispozitive de comunicare cu performanțe scăzute etc.), precum și în cazurile în care existau fără restricții privind durata schimbului de date. Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea tehnologiei, au apărut acum interfețe seriale de mare viteză care nu sunt inferioare celor paralele și adesea le depășesc în ceea ce privește debitul.

Clasificarea calculatoarelor

CU

Există destul de multe metode diferite de clasificare a computerelor. Metodele cel mai frecvent utilizate în literatura tehnică și în mass-media includ următoarele:

– conform scopului vizat;

– după nivelul de specializare;

– prin dimensiuni standard;

– despre compatibilitate;

– după tipul de procesor utilizat.

Clasificarea după scop– una dintre cele mai vechi metode de clasificare. Pe baza acestui principiu, ei disting calculatoare mainframe, minicalculator, microcalculatorȘi calculatoare personale (PC).

Calculatoare mainframe (mainframe sau supercalculatoare). Sunt utilizate în corporații foarte mari, bănci sau în sectoare ale economiei naționale. Supercalculatoarele de înaltă performanță sunt folosite pentru a rezolva probleme din complexul de apărare, fizica nucleară, probleme spațiale, meteorologie și farmacologie seismică. Pe baza unui supercomputer, sunt create centre de calcul care includ mai multe departamente (grupe):

– grup de programare sistem, furnizând interfață hardware-software sistem de calcul;

– grup de programare aplicație, furnizând interfața cu utilizatorul sistem de calcul;

– grup de service tehnic;

– grup de pregătire a datelor;

– grup de suport informațional care creează arhive de date în formular biblioteci de programeȘi bănci de date;

– departamentul de ieșire a datelor, care primește datele de la procesorul central și le transformă într-o formă convenabilă clientului, de exemplu, le imprimă pe imprimante.

Calculatoarele mari se caracterizează prin costuri mari de echipamente și întreținere. Procesorul central al unui astfel de sistem informatic este format din mai multe rafturi de echipamente și este situat într-o cameră separată. Pentru a crește eficiența, supercomputerul lucrează simultan cu mai multe sarcini și, desigur, cu mai mulți utilizatori. Această distribuție a resurselor sistemului de calcul se numește principiul împărțirii timpului.

Minicalculator. Calculatoarele din acest grup diferă de computerele mari prin dimensiunea redusă și, în consecință, performanța și costurile mai mici. Astfel de calculatoare sunt folosite de marile întreprinderi, instituții științifice și universități, unde activitățile educaționale sunt combinate cu munca științifică. Minicalculatoarele sunt adesea folosite pentru a controla procesele de producție, rezolvând simultan și alte probleme. De exemplu, poate fi folosit de economiști pentru a controla costul produselor, în contabilitate pentru a înregistra documentația primară și a pregăti rapoarte regulate pentru autoritățile fiscale etc. pe computere mari.

Microcalculator. Calculatoarele din această clasă sunt disponibile multor întreprinderi. Nu este necesar un centru de calcul pentru întreținerea unui astfel de computer. Este suficient să ai un mic laborator de calcul, care include neapărat programatori de înaltă calificare care îmbină calitățile programatorilor de sistem și aplicații. Microcalculatoarele sunt, de asemenea, utilizate în centrele de calcul mari pentru a efectua operații auxiliare, de exemplu, operațiuni pentru pregătirea preliminară a datelor.

Calculatoare personale (PC ). Această clasă de calculatoare a suferit o dezvoltare deosebit de rapidă în ultimii 20 de ani. Este conceput pentru a servi un singur loc de muncă. În ciuda dimensiunilor reduse și a costului relativ scăzut, PC-urile moderne au performanțe ridicate. Multe modele de PC-uri depășesc computerele mainframe din anii 70, minicalculatoarele din anii 80 și microcalculatoarele din prima jumătate a anilor 90. PC-ul poate satisface nevoile întreprinderilor mici și ale persoanelor fizice. PC-urile au devenit deosebit de populare după 1995 datorită dezvoltării rapide a Internetului. Cele mai des folosite jocuri pe computerele personale sunt jocurile, editorii de text, bazele de date, sistemele informatice, foile de calcul, sistemele de programare etc. PC-urile sunt, de asemenea, un mijloc convenabil de automatizare a procesului de invatamant in orice disciplina, un mijloc de organizare a invatarii la distanta (corespondenta). , și un mijloc de organizare a timpului liber. Ele sunt adesea folosite pentru munca la domiciliu, ceea ce este deosebit de important în condiții de angajare limitată. Până în anul 2002 au fost în vigoare standarde internaționale în domeniul PC-urilor, care stabileau următoarele categorii de calculatoare personale:

– PC de masă ( PC de consum);

– PC de afaceri (PC Office);

– PC laptop ( PC mobil);

- stație de lucru ( PC statie de lucru);

– PC de divertisment ( Divertisment).

Progresele în hardware au estompat treptat granițele dintre categorii, astfel încât standardele de actualizare au încetat, deși este util să cunoaștem această clasificare la achiziționarea unui PC pentru sarcini specifice.

Clasificarea pe nivel de specializare. Calculatoarele sunt împărțite în: universalȘi de specialitate. Configurația (compoziția sistemului informatic) a unui computer universal poate fi arbitrară. De exemplu, același computer poate fi folosit pentru a lucra cu materiale text, muzică, grafică, foto și video. Calculatoarele specializate sunt concepute pentru a rezolva o serie specifică de probleme. Acestea includ, de exemplu, computerele de bord ale mașinilor, navelor, avioanelor și navelor spațiale. Se numesc minicalculatoare specializate axate pe lucrul cu grafica statii grafice. Ele sunt utilizate la prepararea de filme și videoclipuri, precum și pentru produse publicitare. Sunt numite calculatoare specializate care conectează computerele întreprinderii într-o singură rețea servere de fișiere. Se numesc computere care transmit informații prin Internet servere de rețea.

Clasificare după mărime se aplică computerelor personale. În funcție de dimensiunile standard, PC-urile sunt împărțite în desktop(desktop) portabil(caiet), Buzunar(palma), dispozitive mobile de calcul(combină funcțiile unui PC de buzunar și comunicațiile mobile). În zilele noastre au devenit utilizate pe scară largă laptopuri.

Laptop(în limba engleză caiet- notepad, notepad PC) - un computer personal portabil, a cărui carcasă combină componente tipice pentru PC, inclusiv un afișaj, tastatură cu touchpad, difuzoare, microfon, cameră web și baterii. Datorită dimensiunilor reduse, greutății și bateriilor moderne, laptopul este foarte ușor de utilizat, vă permite să-l luați cu dvs. pe drum și să lucrați fără să vă reîncărcați timp de 1 până la 14 ore. Primul model de laptop din lume disponibil public, Osborne-1, a fost creat de inventatorul Adam Osborne și lansat pe piață în 1981. Cererea pentru primele laptopuri a fost extrem de mare, făcând din Osborne Computer Corporation compania cu cea mai rapidă creștere la acea vreme. După scopul și caracteristicile tehnice ale acestora, există următoarea clasificare a laptopurilor: laptop-uri de buget, laptop-uri de clasă mijlocie, laptop-uri business, laptop-uri multimedia, laptop-uri pentru jocuri, stație de lucru mobilă, laptop-uri fashion, laptop-uri robuste, laptop-uri cu ecran tactil.

Clasificare după compatibilitate. Compatibilitatea determină interschimbabilitatea componentelor și dispozitivelor destinate diferitelor computere, capacitatea de a transfera programe de la un computer la altul și capacitatea diferitelor tipuri de computere de a lucra împreună cu aceleași date. De compatibilitate hardware există așa-zise platforme hardware. Astăzi, cele mai comune două platforme hardware sunt: PC IBMȘi Apple Macintosh. Pe lângă compatibilitatea hardware, există și alte tipuri de compatibilitate: compatibilitate software, compatibilitate la nivel de sistem de operare, compatibilitatea datelor.

Clasificarea după tipul de procesor utilizat. Tipul de procesor utilizat caracterizează în mare măsură proprietățile tehnice ale computerului. Chiar dacă computerele aparțin aceleiași platforme hardware, acestea pot diferi în ceea ce privește tipul de procesor pe care îl folosesc.

Model clasic de computer conform lui John von Neumann

N

În ciuda progreselor realizate în tehnologie, nu au existat modificări semnificative în structura de bază și principiile de funcționare ale computerelor moderne. Cele mai multe computere moderne se bazează pe principii logice generale de funcționare a dispozitivelor de calcul, formulat încă din 1946 de matematicianul american John von Neumann Potrivit lui von Neumann, arhitectura unui computer universal ar trebui construită în conformitate cu următoarele principii.

Principiul codificării binare. Toate informațiile care intră în computer sunt reprezentate în coduri binare.

Principiul controlului programului. Ordinea necesară a calculelor este specificată în mod unic de algoritm și descrisă de o secvență de comenzi care formează program. Fiecare instrucțiune specifică codul operației de efectuat și adresele operanzilor implicați în operație. Programul de calcul este plasat în dispozitivul de stocare al computerului, ceea ce asigură executarea automată a comenzilor și, ca urmare, o creștere a vitezei computerului.

Principiul omogenității memoriei. Programele și datele sunt stocate în aceeași memorie. Prin urmare, computerul nu face distincție între ceea ce este stocat într-o anumită celulă de memorie: un număr, text sau o comandă. Diferite tipuri de informații diferă prin modul în care sunt utilizate, dar nu și prin modul în care sunt codificate. Datorită acestui fapt, devine posibilă utilizarea acelorași operațiuni pentru a procesa numere și comenzi, adică comenzile programului devin la fel de accesibile pentru procesare ca și numerele.

Principiul de țintire este că, structural, memoria principală este formată din celule numerotate. Numărul celulei îl determină abordare, care este identificatorul mașinii(numele) unei valori sau comenzi. Orice celulă este disponibilă procesorului în orice moment. Preluarea conținutului unei celule după adresă nu distruge informațiile stocate în ea, deoarece este selectată o copie a conținutului.

Calculatoarele construite după principiile lui von Neumann se numesc computere. arhitectura von Neumann. Modelul computerizat clasic conform lui von Neumann are următoarea structură.

Dispozitive I/O

Dispozitiv de memorie

În diagrama bloc indicată, liniile duble indică fluxuri de informații, iar liniile simple indică semnale de control.

Dispozitivele principale ale unui astfel de computer sunt: ​​procesor, memorie (dispozitiv de stocare), dispozitive de intrare/ieșire. Toate dispozitivele sunt conectate prin canale de comunicație (sau magistrale) prin care sunt transmise informații. Procesorul determină generarea și performanța computerului: performanța depinde în mare măsură de procesor. Procesorul include o unitate logică aritmetică și o unitate de control. Unitate logică aritmetică(ALU) este folosit pentru prelucrarea datelor, adică implementează operații aritmetice și logice. Dispozitiv de control(CU) îndeplinește funcțiile de control al tuturor dispozitivelor informatice și de organizare a procesului de execuție a programului. Accesați funcții memorie(Stocare) includ: primirea de informații de la alte dispozitive, stocarea informațiilor, emiterea de informații la cerere către alte dispozitive ale mașinii. Dispozitive I/O sunt destinate introducerii datelor sursă de la dispozitive externe în memoria computerului și emiterii rezultatelor calculelor.

Informații conexe.

Unul dintre obiectele discutate în lecțiile de informatică este un computer personal. Poate fi considerat ca un sistem format din subsisteme „hardware”, „software”, „resurse informaționale” (Fig. 20).

Orez. 20

Subsistemul hardware acționează ca un super-sistem pentru dispozitivele de intrare, procesare, stocare și ieșire.

Sistemul de operare este un subsistem software și un supersistem, care include programe de sistem și utilitare.

Sistemul de resurse informaționale include sisteme de fișiere text și grafice, fișiere de sunet, fișiere cu informații video etc.

Un computer personal este o parte (subsistem) a sistemului „om-computer”.

Interfața cu utilizatorul

Mijloacele care asigură interconectarea între obiectele sistemului „om-calculator” se numesc interfață.

Există interfețe hardware, software, hardware-software și utilizator.

Interfață hardware- mijloace de interacțiune între dispozitive informatice; furnizate de producătorii de echipamente.

Interfață software- mijloace de interacțiune (compatibilitate) între programe, precum și software și resurse informaționale; furnizate de dezvoltatorii de software.

Hardware-software și interfețele utilizator sunt furnizate de sistemul de operare al computerului.

Interfață hardware-software- mijloace de interacțiune între hardware și software de calculator.

Interfața cu utilizatorul- mijloace de interacțiune om-calculator.

Interfața de utilizator bazată pe meniu oferă posibilitatea de a selecta o comandă de control dintr-un meniu (lista de comenzi). Într-o interfață grafică, obiectele computerului sunt reprezentate prin imagini mici (pictograme). Selectați pictograma dorită folosind mouse-ul. Pe lângă pictograme, sunt folosite și texte (pentru sfaturi cu instrumente) și meniuri (pentru selectarea comenzilor).

Interfața tridimensională permite navigarea în spațiul computerizat tridimensional. Îndreptând mouse-ul spre ușa unui muzeu virtual, de exemplu, puteți intra în acesta. În sala virtuală poți să te uiți în jur, să abordezi orice pictură și să-l examinezi mai detaliat. Această interfață simulează lumea reală.