Составные части вычислительных систем.

Состав вычислительной системы называется конфигурацией. Аппаратные и программные средства вычислительной техники принято рассматривать отдельно. Соответственно, отдельно рассматривают аппаратную конфигурацию вычислительных систем и их программную конфигурацию. Такой принцип разделения имеет для информатики особое значение, поскольку очень часто решение одних и тех же задач может обеспечиваться как аппаратными, так и программными средствами. Критериями выбора аппаратного или программного решения являются производительность и эффективность. Обычно принято считать, что аппаратные решения в среднем оказываются дороже, зато реализация программных решений требует более высокой квалификации персонала.

Прогресс компьютерных технологий идет семимильными шагами. Каждый год появляются новые процессоры, платы, накопители и прочие периферийные устройства. Рост потенциальных возможностей ПК и появление новых более производительных компонентов неизбежно вызывает желание модернизировать свой компьютер. Однако нельзя в полной мере оценить новые достижения компьютерной технологии без сравнения их с существующими стандартами.

Разработка нового в области ПК всегда базируется на старых стандартах и принципах. Поэтому знание их является основополагающим фактором для (или против) выбора новой системы.

В состав ЭВМ входят следующие компоненты:

* центральный процессор (CPU);

* оперативная память (memory);

* устройства хранения информации (storage devices);

* устройства ввода (input devices);

* устройства вывода (output devices);

* устройства связи (communication devices).

Во всех вычислительных машинах до середины 50-х годов устройства обработки и управления представляли собой отдельные блоки, и только с появлением компьютеров, построенных на транзисторах, удалось объединить их в один блок, названный процессором.

13. Общая характеристика аппаратного обеспечения вычислительных систем.

Аппаратное обеспечение

К аппаратному обеспечению вычислительных систем относятся устройства и приборы, образующие аппаратную конфигурацию. Современные компьютеры и вычислительные комплексы имеют блочно-модульную конструкцию — аппаратную конфигурацию, необходимую для исполнения конкретных видов работ, можно собирать из готовых узлов и блоков.

По способу расположения устройств относительно центрального процессорного устройства (ЦПУ — Central Processing Unit, CPU) различают внутренние и внешние устройства. Внешними, как правило, являются большинство устройств ввода-вывода данных (их также называют периферийными устройствами) и некоторые устройства, предназначенные для длительного хранения данных.

Согласование между отдельными узлами и блоками выполняют с помощью переходных аппаратно-логических устройств, называемых аппаратными интерфейсами. Стандарты на аппаратные интерфейсы в вычислительной технике называют протоколами. Таким образом, протокол — это совокупность технических условий, которые должны быть обеспечены разработчиками устройств для успешного согласования их работы, с другими устройствами.

Многочисленные интерфейсы, присутствующие в архитектуре любой вычислительной системы, можно условно разделить на две большие группы: последовательные и параллельные. Через последовательный интерфейс данные передаются последовательно, бит за битом, а через параллельный — одновременно группами битов. Количество битов, участвующих в одной посылке, определяется разрядностью интерфейса, например восьмиразрядные параллельные интерфейсы передают один байт (8 бит) за один цикл.

Параллельные интерфейсы обычно имеют более сложное устройство, чем последовательные, но обеспечивают более высокую производительность. Их применяют там, где важна скорость передачи данных: для подключения печатающих устройств, устройств ввода графической информации, устройств записи данных на внешний носитель и т. п. Производительность параллельных интерфейсов измеряют байтами в секунду (байт/с; Кбайт/с; Мбайт/с).

Устройство последовательных интерфейсов проще; как правило, для них не надо синхронизировать работу передающего и принимающего устройства (поэтому их часто называют асинхронными интерфейсами), но пропускная способность их меньше и коэффициент полезного действия ниже, так как из-за отсутствия синхронизации посылок полезные данные предваряют и завершают посылками служебных данных, то есть на один байт полезных данных могут приходиться 1-3 служебных бита (состав и структуру посылки определяет конкретный протокол).

Поскольку обмен данными через последовательные устройства производится не байтами, а битами, их производительность измеряют битами в секунду (бит/с, Кбит/с, Мбит/с). Несмотря на кажущуюся простоту перевода единиц измерения скорости последовательной передачи в единицы измерения скорости параллельной передачи данных путем механического деления на 8, такой пересчет не выполняют, поскольку он не корректен из-за наличия служебных данных. В крайнем случае, с поправкой на служебные данные, иногда скорость последовательных устройств выражают в знаках в секунду или, что тоже самое, в символах в секунду (с/с), но эта величина имеет не технический, а справочный, потребительский характер.

Последовательные интерфейсы применяют для подключения “медленных” устройств (простейших устройств печати низкого качества, устройств ввода и вывода знаковой и сигнальной информации, контрольных датчиков, малопроизводительных устройств связи и т. п.), а также в тех случаях, когда нет существенных ограничений по продолжительности обмена данными (большинство цифровых фотокамер).

14. Составные части и общая характеристика устройств системного блока

Системный блок - основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока называются внутренними, а подключаемые к нему снаружи - внешними и периферийными. Основной характеристикой корпуса системного блока является параметр, называемый форм-фактором. От него зависят требования, предъявляемые к размещаемым устройствам. Форм-фактор системного блока обязательно должен быть согласован с форм-фактором главной (системной, материнской) платы. В настоящее время наиболее распространенны корпуса с форм-фактором ATX. Корпуса поставляются вместе с блоком питания.

Внутренние устройства системного блока

Материнская плата - основная плата компьютера. На ней размещаются:

1. процессор - основная микросхема, выполняющая арифметические и логические операции - мозг компьютера.

2. Основными характеристиками процессора являются разрядность, тактовая частота и кэш-память. Разрядность указывает, сколько бит информации процессор может обработать за один раз (один такт). Тактовая частота определяет количество тактов за секунду, например, для процессора выполняющего около 3 миллиардов тактов за секунду тактовая частота равна 3 Ггц/сек. Обмен данными внутри процессора происходит быстрее, чем с оперативной памятью. Для того, чтобы уменьшить число обращений к ОП, внутри процессора создают буферную область - кэш-память. Принимая данные из ОП, процессор одновременно записывает их в кэш-память. При последующем обращении процессор ищет данные в кэш-памяти. Чем больше кэш-память, тем быстрее работает компьютер.

3. микропроцессорный комплект (чипсет) - набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств и определяющих основные функциональные возможности материнской платы.

4. шины - наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами.

5. оперативная память - набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных

Оперативная память(RAM - random access memory) - массив ячеек, способных хранить данные. память может быть динамической и статической. Ячейки динамической памяти можно представить в виде микроконденсаторов, накапливающих электрический заряд. Динамическая память является основной оперативной памятью компьютера. Ячейки статической памяти представляют собой тригеры - элементы в которых хранится не заряд, а состояние (включен/выключен). Этот вид памяти более быстрый, но и более дорогой и используется в т.н. кэш-памяти, предназначенной для оптимизации работы процессора. Оперативная память размещается на стандартных панельках (модулях, линейках). Модули вставляются в специальные разъёмы на материнской плате.

6. ПЗУ - постоянное запоминающее устройство. В момент включения компьютера его оперативная память пуста. Но процессору, чтобы начать работать, нужны команды. Поэтому сразу после включения на адресной шине выставляется стартовый адрес. Это происходит аппаратно. Этот адрес указывает на ПЗУ. В ПЗУ находятся "зашитые" программы, которые записываются туда при создании микросхем ПЗУ и образуют базовую систему ввода-вывода(BIOS - Base Input/Output System). Основное назначение этого пакета - проверить состав и работоспособность базовой конфигурации компьютера и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жёстким диском и дисководом гибких дисков.

7. Разъёмы для подключения дополнительных внутренних устройств (слоты).

Жёсткий диск

Жёсткий диск - устройство для долговременного хранения больших объёмов данных и программ.

На самом деле, это не один диск, а группа дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью. Над поверхностью каждого диска располагается головка чтения-записи. При высоких скоростях вращения возникает аэродинамическая подушка между поверхностью диска и головкой. При изменении силы тока, протекающего через головку, меняется напряженность магнитного поля в зазоре, что вызывает изменение магнитного поля ферромагнитных частиц, образующих покрытие диска. Так осуществляется запись на диск. Чтение происходит в обратном порядке. Намагниченные частицы наводят в головке ЭДС самоиндукции, возникают электромагнитные сигналы, которые усиливаются и передаются на обработку. Управление работой жёсткого диска осуществляется специальным устройством - контроллером жесткого диска. Функции контроллера частично вмонтированы в жёсткий диск, а частично находятся на микросхемах чипсета. Отдельные виды высокопроизводительных контроллеров поставляются на отдельной плате.

Дисковод гибких дисков

Для оперативного переноса небольших (до 1.4Мб) объёмов информации используются гибкие диски, которые вставляют в специальный накопитель - дисковод.

Дисковод для компакт-дисков CD или DVD

Принцип действия устройства CD состоит в считывании(записи) данных, с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности диска. При этом плотность записи, по сравнению с магнитными дисками, очень высокая. На стандартный CD-диск можно записать до 650Мб. Появление формата DVD ознаменовало собой переход на новый, более продвинутый, уровень в области хранения и использования данных, звука и видео. Первоначально аббревиатура DVD расшифровывалась, как digital video disc, это оптические диски с большой емкостью. Эти диски используются для хранения компьютерных программ и приложений, а так же полнометражных фильмов и высококачественного звука. Поэтому, появившаяся несколько позже расшифровка аббревиатуры DVD, как digital versatile disc, т.е. универсальный цифровой диск - более логична. Снаружи, диски DVD выглядят как обычные диски CD-ROM. Однако возможностей у DVD гораздо больше. Диски DVD могут хранить в 26 раз больше данных, по сравнению с обычным CD-ROM. Имея физические размеры и внешний вид, как у обычного компакт-диска или CD-ROM, диски DVD стали огромным скачком в области емкости для хранения информации, по сравнению со своим предком, вмещающим 650MB данных. Стандартный однослойный, односторонний диск DVD может хранить 4.7GB данных. Но это не предел -- DVD могут изготавливаться по двухслойному стандарту, который позволяет увеличить емкость хранимых на одной стороне данных до 8.5GB. Кроме этого, диски DVD могут быть двухсторонними, что увеличивает емкость одного диска до 17GB.

Видеокарта

Совместно с монитором видеокарта образует видеосистему компьютера. Видеокарта(видеоадаптер) выполняет все операции, связанные с управлением экраном монитора и содержит видеопамять в которой хранятся данные об изображении.

Звуковая карта

Звуковая карта выполняет операции, связанные с обработкой звука, речи, музыки. Звук воспроизводится через колонки (наушники), подключаемые к выходу звуковой карты. Имеется также разъём для подключения микрофона. Основным параметром ЗК является разрядность, Чем выше разрядность, тем меньше погрешность, связанная с оцифровкой, тем лучше звучание.

Порты (каналы ввода - вывода)

Системная магистраль (шина) - это совокупность проводов и разъемов, обеспечивающих объединение всех устройств ПК в единую систему и их взаимодействие.

Для подключения контроллеров или адаптеров современные ПК снабжены такими слотами как PCI. Слоты PCI - E Express для подключения новых устройств к более скоростной шине данных. Слоты AGP предназначены для подключения видеоадаптера

Для подключения накопителей (жестких дисков и компакт-дисков) используются интерфейсы IDE и SCSI. Интерфейс - это совокупность средств соединения и связи устройств компьютера.

Подключение периферийных устройств (принтеры, мышь, сканеры и т.д.) осуществляется через специальные интерфейсы, которые называются портами. Порты устанавливаются на задней стенке системного блока.

Слоты (разъемы) расширения конфигурации ПК предназначены для подключения дополнительных устройств к основной шине данных компьютера. К основным платам расширения, предназначенным для подключения к шине дополнительных устройств, относятся:

Видеоадаптеры (видеокарты)

Звуковые платы

Внутренние модемы

Сетевые адаптеры (для подключения к локальной сети)

SCSI – адаптеры

15. Устройства ввода информации. Их назначения и характеристики.

Устройства ввода - это устройства, которые переводят информацию с языка человека на машинный язык.

У современного компьютера имеются разнообразные устройства, называемые устройствами ввода, которые воспринимают различные виды входных данных: числа, тексты, изображения, звуки.

Устройства ввода преобразуют различные виды информации в электрические сигналы, имеющие два значения, то есть переводят на язык компьютера.

Устройства ввода – устройства преобразования информации из формы, понятной человеку, в форму, понятную компьютеру.

К устройствам ввода относятся:

* клавиатура;

* мышь;

* сканер;

* джойстик;

* трекбол;

* микрофон;

* световое перо;

* графический планшет.

Клавиатура – клавишное устройство для ввода числовой и текстовой информации;

Стандартная клавиатура содержит:

1) набор алфавитно-цифровых клавиш;

2) дополнительно управляющие и функциональные клавиши;

3) клавиши управления курсором;

4) малую цифровую клавиатуру

Координатные устройства ввода - манипуляторы для управления работой курсора (Мышь, Трекбол, Тачпад, Джойстик)

У мыши и трекбола вращение металлического шара, покрытого резиной, передается двум пластмассовым валам, положение которых рассчитывается инфракрасными оптопарами и затем преобразуется в электрический сигнал, управляющий движением указателя мыши на экране. Тачпад -манипулятор для портативных компьютеров, встроен в ПК, перемещение курсора осуществляется путем прикосновения к тачпаду пальцев. Джойстик – манипулятор для управления электронными играми.

Сканер – устройство ввода и преобразования в цифровую форму изображений и текстов. Существуют планшетные и ручные сканеры.

Цифровые камеры – формируют любые изображения сразу в компьютерном формате;

Микрофон – ввод звуковой информации. Звуковая карта преобразует звук из аналоговой формы в цифровую.

Сенсорные устройства ввода:

Сенсорный экран - чувствительный экран. Общение с компьютером осуществляется путем прикосновения пальцем к определенному месту экрана. Им оборудуют места операторов и диспетчеров, используют в информационно-справочных системах

Дигитайзер – устройство преобразования готовых (бумажных) документов цифровую форму

Световое перо – светочувствительный элемент. Если перемещать перо по экрану, то можно им рисовать. Обычно применяют в карманных компьютерах, системах проектирования и дизайна.

16. Внешние устройства вывода информации. Их назначение и характеристики.

17. Общая характеристика программного обеспечения вычислительных систем. Уровни программного обеспечения.

18. Классификация прикладных программных средств.

19. Мониторы. Их основные потребительские характеристики.

20. Материнская плата. Назначение. Устройства размещенные на ней. Их функции.

21. Жесткий диск. Основные характеристики. Назначение.

Жёсткий диск, в компьютерном сленге «винче́стер», «винт», «хард», «харддиск» — устройство хранения информации, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.

• Интерфейс (англ. interface) — совокупность линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии, и правил (протокола) обмена. Серийно выпускаемые внутренние жёсткие диски могут использовать интерфейсы ATA (он же IDE и PATA), SATA, eSATA, SCSI, SAS, FireWire, SDIO и Fibre Channel.

• Ёмкость (англ. capacity) — количество данных, которые могут храниться накопителем. С момента создания первых жёстких дисков в результате непрерывного совершенствования технологии записи данных их максимально возможная ёмкость непрерывно увеличивается. Ёмкость современных жёстких дисков (с форм-фактором 3,5 дюйма) на ноябрь 2010 г. достигает 3000 ГБ (3 Терабайт)[5]. В отличие от принятой в информатике системы приставок, обозначающих кратную 1024 величину (см.: двоичные приставки), производителями при обозначении ёмкости жёстких дисков используются величины, кратные 1000. Так, ёмкость жёсткого диска, маркированного как «200 ГБ», составляет 186,2 ГиБ.[6][7]

• Физический размер (форм-фактор) (англ. dimension). Почти все современные (2001—2008 года) накопители для персональных компьютеров и серверов имеют ширину либо 3,5, либо 2,5 дюйма — под размер стандартных креплений для них соответственно в настольных компьютерах и ноутбуках. Также получили распространение форматы 1,8 дюйма, 1,3 дюйма, 1 дюйм и 0,85 дюйма. Прекращено производство накопителей в форм-факторах 8 и 5,25 дюймов.

• Время произвольного доступа (англ. random access time) — среднее время, за которое винчестер выполняет операцию позиционирования головки чтения/записи на произвольный участок магнитного диска. Диапазон этого параметра — от 2,5 до 16 мс. Как правило, минимальным временем обладают серверные диски (например, у Hitachi Ultrastar 15K147 — 3,7 мс[8]), самым большим из актуальных — диски для портативных устройств (Seagate Momentus 5400.3 — 12,5 мс[9]). Для сравнения, у SSD накопителей этот параметр меньше 1 мс.

• Надёжность (англ. reliability) — определяется как среднее время наработки на отказ (MTBF). Также подавляющее большинство современных дисков поддерживают технологию S.M.A.R.T.

• Количество операций ввода-вывода в секунду(англ. IOPS) — у современных дисков это около 50 оп./с при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп./сек при последовательном доступе.

• Уровень шума — шум, который производит механика накопителя при его работе. Указывается в децибелах. Тихими накопителями считаются устройства с уровнем шума около 26 дБ и ниже. Шум состоит из шума вращения шпинделя (в том числе аэродинамического) и шума позиционирования.

• Сопротивляемость ударам (англ. G-shock rating) — сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии.

• Скорость передачи данных (англ. Transfer Rate) при последовательном доступе:

внутренняя зона диска: от 44,2 до 74,5 Мб/с;

внешняя зона диска: от 60,0 до 111,4 Мб/с.

• Объём буфера — буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В современных дисках он обычно варьируется от 8 до 64 Мб.

22. Видеоадаптеры.

Видеока́рта (известна также как графи́ческая пла́та, графи́ческая ка́рта, видеоада́птер, графический ада́птер) — устройство, преобразующее графический образ, хранящийся как содержимое памяти компьютера или самого адаптера, в иную форму, предназначенную для дальнейшего вывода на экран монитора. В настоящее время эта функция утратила основное значение и в первую очередь под графическим адаптером понимают устройство с графическим процессором - графический ускоритель, который и занимается формированием самого графического образа.

Характеристики

• ширина шины памяти, измеряется в битах — количество бит информации, передаваемой за такт. Важный параметр в производительности карты.

• объём видеопамяти, измеряется в мегабайтах — объём собственной оперативной памяти видеокарты. Больший объём далеко не всегда означает большую производительность.

Видеокарты, интегрированные в набор системной логики материнской платы или являющиеся частью ЦПУ, обычно не имеют собственной видеопамяти и используют для своих нужд часть оперативной памяти компьютера (UMA — Unified Memory Access).

• частоты ядра и памяти — измеряются в мегагерцах, чем больше, тем быстрее видеокарта будет обрабатывать информацию.

• текстурная и пиксельная скорость заполнения, измеряется в млн. пикселов в секунду, показывает количество выводимой информации в единицу времени.

• выводы карты

23.Оперативная память. Назначение. Виды. Характеристики.

Операти́вная па́мять (англ. Random Access Memory, память с произвольным доступом) — энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой временно хранятся данные и команды, необходимые процессору для выполнения им операции. Обязательным условием является адресуемость (каждое машинное слово имеет индивидуальный адрес) памяти. Передача данных в/из оперативную память процессором производится непосредственно, либо через сверхбыструю память.Оперативное запоминающее устройство, ОЗУ — техническое устройство, реализующее функции оперативной памяти.

ОЗУ может изготавливаться как отдельный блок или входить в конструкцию, например однокристальной ЭВМ или микроконтроллера.

Память имеет определённые характеристики, показывающие эффективность её работы. К ним относится объём оперативной памяти и её быстродействие. Существуют и другие параметры, но они являются производными от последних. Всем понятно, что чем выше эти характеристики, тем оперативная память быстрее, а следовательно, должен быть более производителен компьютер в целом.

Существует много различных видов оперативной памяти, но их все можно подразделить на две основные подгруппы - статическая память (Static RAM) и динамическая память (Dynamic RAM).

24. Центральный процессор. Назначение. Шины. Архитектуры. Основные параметры.

Центра́льный проце́ссор (ЦП, или центральное процессорное устройство — ЦПУ; англ. central processing unit, сокращенно — CPU, дословно — центральное обрабатывающее устройство) — электронный блок либо микросхема — исполнитель машинных инструкций (кода программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера. Иногда называют микропроцессором или просто процессором.

Назначение центрального процессора – выполнение арифметических и логических операций, формирование управленческих сигналов ко всем устройствам компьютера. Реализован процессор в виде микросхемы, находящейся на материнской плате.

Мировым лидером производства центральных процессоров является фирма INTEL.

Основные характеристики:

1. Тактовая частота – величина, которая показывает сколько может в течение одной секунды быть выполнено тактов – операций. Измеряется в мегагерцах (МГц). Характеристика влияет на быстродействие.

2. Разрядность – длина обрабатываемого двоичного кода. Обрабатываются 8-ми, 16-ти, 32-х и 64-х разрядные двоичные коды.

Центральный процессор находится в системном блоке.

С точки зрения программиста, под архитектурой процессора понимается совместимость с определённым набором команд (например, процессоры, совместимые с командами Intel х86) их структуры (например, систем адресации или организации регистровой памяти) и способа исполнения (например, счетчик команд). С точки зрения специалиста по «железу», архитектура процессора — это некий набор свойств и качеств, присущий целому семейству процессоров, как правило, выпускаемому в течение многих лет (иначе говоря — «внутренняя конструкция», «организация» этих процессоров).

Шина адреса — компьютерная шина, используемая центральным процессором или устройствами, способными инициировать сеансы DMA, для указания физического адреса слова ОЗУ (или начала блока слов), к которому устройство может обратиться для проведения операции чтения или записи.

Основной характеристикой шины адреса является её ширина в битах. Ширина шины адреса определяет объём адресуемой памяти.

25.Назначение ПЗУ, BIOS, CMOS.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, ROM), которое еще называют встроенной программой, представляет собой интегральную микросхему, при изготовлении запрограммированную определенными данными. ПЗУ используются не только в компьютерах, но и в большинстве других электронных устройств.

BIOS - Базовая система ввода-вывода (Basic Input Output System) называется так потому,

что включает в себя обширный набор программ ввода-вывода, благодаря которым операционная

система и прикладные программы могут взаимодействовать с различными устройствами, как самого компьютера, так и подключенными к нему.

Память на основе технологии CMOS (обычно просто CMOS – произносится "си-мос") – энергозависимая память с крайне малым потреблением энергии. Применительно к PC – небольшая по объему (128-256 байт) память на материнской плате, которая хранит текущие дату и время, а также настройки BIOS: состояние набортных устройств, тайминги памяти, напряжение процессора, пароль BIOS и др. Питается от батарейки, поэтому сохраняет информацию и при полном отключении питания компьютера.

26. Операционная система

Операционная система - комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны — предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений.

Основные функции операционных систем:

Операционная система может взаимодействовать с аппаратными средствами и пользователем или прикладными программами. Она также может переносить информацию между аппаратурой и прикладным программным обеспечением. Использование операционной системы делает программное обеспечение более общим: программы могут работать на любом компьютере, на котором можно запустить эту операционную систему, поскольку взаимодействуют с операционной системой, а не с аппаратурой.

27.Файловая структура ОС Операции с файлами.

Работа с файлами на компьютере производится с помощью файловой системы. Файловая система - это функциональная часть ОС, обеспечивающая выполнение операций над файлами.

28.Понятие служебного программного обеспечения

Системное программное обеспечение — это комплекс программ, которые обеспечивают эффективное управление компонентами вычислительной системы, такими как процессор, оперативная память, каналы ввода-вывода, сетевое оборудование, выступая как «межслойный интерфейс» с одной стороны которого аппаратура, а с другой приложения пользователя. В отличие от прикладного программного обеспечения, системное не решает конкретные прикладные задачи, а лишь обеспечивает работу других программ, управляет аппаратными ресурсами вычислительной системы и т.д.

29. Растровая графика. Принципы создания. Основные характеристики. Достоинства и недостатки. Форматы. Программное обеспечение. Растеризация.

Растровая графика - всегда оперирует двумерным массивом (матрицей) пикселей. Каждому пикселю сопоставляется значение — яркости, цвета, прозрачности — или комбинация этих значений. Растровый образ имеет некоторое число строк и столбцов.

Суть этого метода заключается в следующем. Картон и стена, на которую будет переноситься рисунок, покрываются равным количеством клеток, затем фрагмент рисунка из каждой клетки картона тождественно изображается в соответствующей клетке стены.

Достоинства растровой графики:

1. Если размеры пикселей достаточно малы (приближаются к размерам видеопикселей), то растровое изображение выглядит не хуже фотографии. Таким образом, растровая графика эффективно представляет изображения фотографического качества.

2. Компьютер легко управляет устройствами вывода, которые используют точки для представления отдельных пикселей. Поэтому растровые рисунки могут быть легко распечатаны на принтерах.

Недостатки растровой графики:

1 хранения растровых изображений требуется большой объём памяти.

2 Растровое изображение после масштабирования или вращения может потерять свою привлекательность. Например, области однотонной закраски могут приобрести странный (“муаровый”) узор; кривые и прямые линии, которые выглядели гладкими, могут неожиданно стать пилообразными. Если уменьшить, а затем снова увеличить до прежнего размера растровый рисунок, то он станет нечётким и ступенчатым, а закрашенные области могут быть искажены.

Так как графический редактор Paint (стандартная программа WINDOWS) является растровым, то в нём легко продемонстрировать результаты масштабирования изображений и объяснить причины возникающих искажений.

Итак, растровые изображения имеют очень ограниченные возможности при масштабировании, вращении и других преобразованиях

Форматы:

1.Gif

2.Jpeg

3.Bmp

4.wbmp

5.tiff

И д.р

Известные растровые редакторы

· Adobe Photoshop (как самостоятельный продукт и как часть комплектов ПО от Adobe), текущая версия CS3

· Corel PhotoPaint (часть пакета Corel Graphics Suite), текущая версия X4

· Corel Painter, текущая версия 9

· The Gimp (FOSS, GNU/GPL), аббревиатура от "GNU Image Manipulation Program" (сайт программы)

· MS Paint (часть ОС Windows)

Растеризация — это перевод изображения, описанного векторным форматом в пиксели или точки, для вывода на дисплей или принтер.

30. Векторная графика. Принципы создания. Основные характеристики. Достоинства и недостатки. Форматы. Программное обеспечение. Векторизация.

Векторная графика - представляет изображение как набор геометрических примитивов. Обычно в качестве них выбираются точки, прямые, окружности, прямоугольники, а также как общий случай, сплайны. Объектам присваиваются некоторые атрибуты, например, толщина линий, цвет заполнения. Рисунок хранится как набор координат, векторов и других чисел, характеризующих набор примитивов. При воспроизведении перекрывающихся объектов имеет значение их порядок.

Изображение в векторном формате даёт простор для редактирования. Изображение может без потерь масштабироваться, поворачиваться, деформироваться, также имитация трёхмерности в векторной графике проще, чем в растровой

Достоинства векторной графики

1. Векторные рисунки, состоящие из тысяч примитивов, занимают память, объём которой не превышает нескольких сотен килобайт. Аналогичный растровый рисунок требует памяти в 10-1000 раз больше. Таким образом, векторные изображения занимают относительно небольшой объём памяти.

2. Векторные объекты задаются с помощью описаний. Поэтому, чтобы изменить размер векторного рисунка, нужно исправить его описание. Например, для увеличения или уменьшения эллипса достаточно изменить координаты левого верхнего и правого нижнего угла прямоугольника, ограничивающего этот эллипс. И снова для рисования объекта будет использоваться максимально возможное число элементов (видеопикселей или точек). Следовательно, векторные изображения могут быть легко масштабированы без потери качества.

Недостатки векторной графики

1. Прямые линии, окружности, эллипсы и дуги являются основными компонентами векторных рисунков. Поэтому до недавнего времени векторная графика использовалась для построения чертежей, диаграмм, графиков, а также для создания технических иллюстраций. С развитием компьютерных технологий ситуация несколько изменилась: сегодняшние векторные изображения по качеству приближаются к реалистическим. Однако векторная графика не позволяет получать изображений фотографического качества. Дело в том, что фотография мозаика с очень сложным распределением цветов и яркостей пикселей и представление такой мозаики в виде совокупности векторных примитивов достаточно сложная задача.

2. Векторные изображения описываются десятками, а иногда и тысячами команд. В процессе печати эти команды передаются устройству вывода (например, лазерному принтеру). При этом может случиться так, что на бумаге изображение будет выглядеть совсем иначе, чем хотелось пользователю, или вообще не распечатается. Дело в том, что принтеры содержат свои собственные процессоры, которые интерпретируют переданные им команды. Поэтому сначала нужно проверить, понимает принтер векторные команда данного стандарта, напечатав какой-нибудь простой векторный рисунок. После успешного завершения его печати можно уже печатать сложное изображение. Если же принтер не может распознать какой-либо примитив, то следует заменить его другим похожим, но понятным принтеру. Таким образом, векторные изображения иногда не печатаются или выглядят на бумаге не так, как хотелось бы

Форматы:

1 EPS()

2 ai(Adobe Illustrator 3, Adobe Illustrator 4, Adobe Illustrator 5 и т.д)

3.cdr*(CorelDraw 3, CorelDraw 4, CorelDraw 5 и т.д.)

4. cmx(Corel Presentation Exchange)

5. eps()CorelDraw, Adobe Illustrator, Macromedia FreeHand и различными узкоспециализированными программами

6. fla, fh(Flash-файлы, создаются в Adobe Flash (бывш. Macromedia Flash).)

7. svg(Scalable Vector Graphics)

8. swf(Flash-формат, который может просматриваются с помощью Flash Player, устанавливамый как plugin в браузер.)

9. wmf(Windows Metafile — графический формат файла в системе Microsoft Windows)

Известные векторные редакторы

1.Adobe Illustrator

2.Corel Draw

3. EasyTrace

Векторизация -преобразование растрового изображения в векторное.

31.Понятия баз данных и систем управления базами данных. Составные части СУБД.

Система управления базами данных (СУБД) — совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных

База данных (БД) — совокупность определенным образом организованной информации на какую-то тему (в рамках некоторой предметной области).

СУБД:

• Ядро - набор управляющих программ, автоматизация всех процессов

• Набор обрабатывающих программ- включающих трансляторы с языков описания данных, схемы хранения данных, трансляторы с автономных языков программирования, интерпритарор с языка запросов, сервисные программы

32. Модель «Сущность-Связь» представления информации в базах данных. Основные понятия. Типы связей.

Предназначена для логического представления данных

Элементы:

• Сущность (собирательное понятие, некоторая абстракция реально существующего объекта, процесса или явления, о котором необходимо хранить информацию)

Экземпляр сущности - конкретный объект в наборе

• Атрибут (поименованная характеристика сущности, которая принимает значение из некоторого множества значений)

Назначение-описание свойства сущности

• Связь (отношения между сущностями)

Связи:

· Один к одному

· Один ко многим

· Многие к одному

· Многие ко многим

·

  33. Иерархическая модель представления данных в базах данных. Принципы построения. Достоинства и недостатки.

Иерархические базы данных могут быть представлены как дерево, состоящее из объектов различных уровней. Верхний уровень занимает один объект, второй — объекты второго уровня и т. д.

Между объектами существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого уровня.

Узел - совокупность атрибутов данных описывающих некоторый объект

Корень - наивысший узел

Зависимые узлы находятся на более низких уровнях

Уровень, на котором находится данный узел, определяется расстоянием от корневого узла

узел на 1 уровне - исходный

узлы на 3 - порожденные для 2

достоинства:

· простота понимания и использования

· простота оценки операционных характеристик баз данных, благодаря заранее заданным взаимосвязям

· наличие хорошо зарекомендовавших себя СУБД, поддерживающих иерархическую модель данных

недостатки:

· сложности в включении и удалении информации

· корневой тип узла является главным, доступ к любому порожденному узлу возможен только через исходный

· особенности иерархических структур обуславливает процедурность операций манипулирования данными, пользователь сам должен планировать перемещение по БД.

34. Сетевая модель представления данных в базах данных. Принципы построения. Достоинства и недостатки.

можно обратиться к любой записи напрямую, каждая точка может быть входной и от нее можно обратиться к любой точке

Сетевые базы данных подобны иерархическим, за исключением того, что в них имеются указатели в обоих направлениях, которые соединяют родственную информацию.

Достоинства:

· Возможно реализовать связь многие ко многим

Недостатки:

· Более сложная структура

· Нужно знать детально логическую структуру БД

· Возможна потеря независимости данных при реорганизации БД

· Представляется сложнее

35. Реляционная модель представления данных в базах данных. Принципы построения. Достоинства и недостатки.

Данные в виде набора связанных таблиц

Свойства:

· 1 таблица-1элемент данных

· Все столбцы содержат однородные по типу данные

· Столбец должен иметь уникальное имя

· Порядок столбцов в таблице может быть произвольным

· Число столбцов задается при создании таблицы

· Порядок записей в таблице может быть произвольным

· Записи не должны повторяться

· Количество записей в столбце не ограничено

Достоинства:

· Простота

· Непроцедурность запросов

· Независимость данных

· Теоретическое обоснование

· Нормализация данных

· Недостатки:

· Поля кортежа может содержать лишь атомарные значения(в САПР,ГИС)

36.Этапы проектирования баз данных.

1. анализ предмета области- выполняется разработчиком.

2. проектирование и непосредственное кодирование

3. тестирование и сопровождение.

Анализ предмета области

- выполняется разработчиком

Проектирование и непосредственное кодирование

1. физическая.

2. логическая.

Первая нормальная форма – разделение на отделы.

Вторая нормальная форма – функциональная зависимость полей

Третья нормальная форма – позволяет устроить транзитную форму зависимости.

37. Классификации баз данных.

Классификация баз данных:

1. По характеру хранимой информации:

— Фактографические (картотеки),

— Документальные (архивы)

2. По способу хранения данных:

— Централизованные (хранятся на одном компьютере),

— Распределенные (используются в локальных и глобальных компьютерных сетях).

3. По структуре организации данных:

— Табличные (реляционные),

— Иерархические,

38. Алгоритм и его свойства. Способы описания алгоритмов.

Алгоритм - понятное и точное предписание исполнителю совершить определенную последовательность действий направленное на достижения поставленной цели.

Свойства алгоритмов:

1 понятность

2 определенность – четкий, однозначный

3 результативность- требует, чтобы в алгоритме не было ошибок

4 массовость- решение в общем виде

5 дискретность- любой алгоритм должен состоять из конкретных действий.

Линейный алгоритм - алгоритм, в котором команды выполняются последовательно одна за другой.

Разветвляющийся алгоритм - алгоритм в котором та или иная серия команд выполняется в зависимости от истинности.

Способы описания алгоритмов

• на естественном языке;

• на специальном (формальном) языке;

• с помощью формул, рисунков, таблиц;

• с помощью стандартных графических объектов (геометрических фигур) – блок-схемы.

39.Основные алгоритмические конструкции

Блок – схемы. Условные обозначения

Начало - конец Процесс Ввод-вывод Типовой процесс Решение (условие)

41.Системы программирования. Их составные части

Системой программирования называется комплекс программ, предназначенный для автоматизации программирования задач на ЭВМ. Система программирования освобождает проблемного пользователя или прикладного программиста от необходимости написания программ решения своих задач на неудобном для него языке машинных команд.

(составные части не нашел)

42.Этапы подготовки и решения задач на ПК

Компьютер предназначен для решения разнообразных задач: научно-технических, инженерных, разработки системного программного обеспечения, обучения, управления производственными процессами и т.д. В процессе подготовки и решения на компьютере научно-технических задач можно выделить следующие этапы:

Постановка задачи — формулируется цель решения задачи, подробно описывается ее содержание; проводится анализ условий, при которых решается поставленная задача, выявляется область определения входных параметров задачи.

Формальное построение модели задачи — предполагает построение модели с характеристиками, адекватными оригиналу, на основе какого-либо его физического или информационного принципа; анализируется характер и сущность величин, используемых в задаче.

Построение математической модели задачи — характеризуется математической формализацией задачи, при которой существующие взаимосвязи между величинами выражаются с помощью математических соотношений. Как правило, математическая модель строится с определенной точностью, допущениями и ограничениями.

Выбор и обоснование метода решения — модель решения задачи реализуется на основе конкретных приемов и методов решения. В большинстве случаев математическое описание задачи трудно перевести на машинный язык. Выбор и использование метода решения позволяет свести решение задачи к конкретному набору машинных команд. При обосновании метода решения рассматриваются вопросы влияния различных факторов и условий на конечный результат, в том числе на точность вычислений, время решения задачи на компьютере, требуемый объем памяти и др.

Построение алгоритма — на данном этапе составляется алгоритм решения задачи, в соответствии с выбранным методом решения. Процесс обработки данных разбивается на отдельные относительно самостоятельные блоки, определяется последовательность выполнения этих блоков.

Составление программы — алгоритм решения переводится на конкретный язык программирования.

Отладка программы — процесс устранения синтаксических и логических ошибок в программе. В процессе трансляции программы с помощью синтаксического и семантического контроля выявляются недопустимые конструкции и символы (или сочетания символов) для данного языка программирования. Компьютер выдает сообщение об ошибках в форме, соответствующей этому языку. Затем проверяется логика работы программы в процессе ее выполнения с конкретными исходными данными. Для этого используются специальные методы. Например, в программе выбираются контрольные точки, для них подбираются тестирующие примеры и вручную находятся значения в этих точках, которые затем и сверяются со значениями, получаемыми компьютером на этапе отладки. Кроме того, используются отладчики, выполняющие специальные действия на этапе отладки, такие как удаление, замена или вставка отдельных операторов или целых фрагментов программы, вывод промежуточных результатов, изменение значений заданных переменных и др.

Решение задачи на компьютере и анализ результатов. Теперь программу можно использовать для решения поставленной задачи. Первоначально выполняется многократное решение задачи на компьютере для различных наборов исходных данных.

43. Назначение и классификация компьютерных сетей. Типы сетей. Топология сетей

По способу организации сети подразделяются на реальные и искусственные.

Искусственные сети (псевдосети) позволяют связывать компьютеры вместе через витую пару, а ранее использовались последовательные или параллельные порты, и не нуждаются в дополнительных устройствах. Искусственные сети используются когда необходимо перекачать информацию с одного компьютера на другой.

Реальные сети позволяют связывать компьютеры с помощью специальных устройств коммутации и физической среды передачи данных.

Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по группе признаков:

1) Территориальная распространенность;

2) Ведомственная принадлежность;

3) Скорость передачи информации;

4) Тип среды передачи;

5) Топология;

6) Организация взаимодействия компьютеров.

Топологии компьютерных сетей

Узел сети представляет собой компьютер, либо коммутирующее устройство сети.

Ветвь сети - это путь, соединяющий два смежных узла.

Узлы сети бывают трёх типов:

оконечный узел - расположен в конце только одной ветви;

промежуточный узел - расположен на концах более чем одной ветви;

смежный узел - такие узлы соединены по крайней мере одним путём, не содержащим никаких других узлов.

Способ соединения компьютеров в сеть называется её топологией.

44. Сетевые компоненты. Их назначение и основные характеристики. Протоколы

45. Адресация в Интернет. Доменные имена. Адресация URL.

Доменные имена - Чтобы посетить какой-то сайт или веб-страницу, нужно знать, где они в Интернете находятся, то есть нужно знать их адрес.

Адресация в Интернете, как и в обычной нашей жизни, строится по иерархическому принципу. Например, телефонный номер. Номер телефона абонента уточняется последовательно: код страны – код зоны (области) – код города – код телефонной станции – номер абонента в этой телефонной станции. Или, например, почтовый адрес: страна – область – город – улица – номер дома – номер квартиры

URL-адреса

После запроса пользователем адреса сайта (доменного имени) в окне браузера отображается главная (начальная) страница сайта, которая является как бы его визитной карточкой, его содержанием. Но для того, чтобы посетить не только главную, но и другие страницы этого сайта, или открыть какой-то документ (файл), который хранится на нем, одного лишь адреса сайта (доменного имени) недостаточно. Нужно еще указать путь к этому файлу, так же, как и на отдельном, не подключенном к Интернету, компьютере. Но так как сервер с сайтом подключен к Всемирной компьютерной сети, то нужно еще указать, какой протокол должен применяться для доступа к сайту.

46. Общие понятия информационной безопасности. Виды угроз информационной безопасности.

информационная безопасность — это состояние защищённости информационной среды, защита информации представляет собой деятельность по предотвращению утечки защищаемой информации, несанкционированных и непреднамеренных воздействий на защищаемую информацию, то есть процесс, направленный на достижение этого состояния

Виды угроз: естественные (связанные со стихийными бедствиями), техногенные (сбои), человеческие случайные, человеческие преднамеренные. Цель любой угрозы: получение информации, уничтожение её, модификация, создание препятствий в доступе к ней. Направления связаны с нарушением одного из трёх свойств. Объектами могут быть отдельные файлы и документы, базы данных, носители, средства обработки, персонал.

47. Основные методы защиты компьютерных систем и принципы их действия

48. Компьютерные вирусы. Классификация. Способы защиты

Компьютерный вирус – это небольшая вредоносная программа, которая самостоятельно может создавать свои копии и внедрять их в программы (исполняемые файлы), документы, загрузочные сектора носителей данных.

Известно много различных способов классификации компьютерных вирусов.

Одним из способов классификации компьютерных вирусов – это разделение их по следующим основным признакам:

среда обитания

особенности алгоритма

способы заражения

степень воздействия (безвредные, опасные, очень опасные)

Способы защиты от компьютерных вирусов

Одним из основных способов борьбы с вирусами является своевременная профилактика.

Чтобы предотвратить заражение вирусами и атаки троянских коней, необходимо выполнять некоторые рекомендации:

Не запускайте программы, полученные из Интернета или в виде вложения в сообщение электронной почты без проверки на наличие в них вируса

Необходимо проверять все внешние диски на наличие вирусов, прежде чем копировать или открывать содержащиеся на них файлы или выполнять загрузку компьютера с таких дисков

Необходимо установить антивирусную программу и регулярно пользоваться ею для проверки компьютеров. Оперативно пополняйте базу данных антивирусной программы набором файлов сигнатур вирусов, как только появляются новые сигнатуры

Необходимо регулярно сканировать жесткие диски в поисках вирусов. Сканирование обычно выполняется автоматически при каждом включении ПК и при размещении внешнего диска в считывающем устройстве. При сканировании антивирусная программа ищет вирус путем сравнения кода программ с кодами известных ей вирусов, хранящихся в базе данных

создавать надежные пароли, чтобы вирусы не могли легко подобрать пароль и получить разрешения администратора. Регулярное архивирование файлов позволит минимизировать ущерб от вирусной атаки

Основным средством защиты информации – это резервное копирование ценных данных, которые хранятся на жестких дисках

Дата добавления: 2015-08-09