ІС та технології. Частина 1

81

логічних операцій над інформацією. До його складу входять: керуючий пристрій (КП), арифметико-логічний пристрій (АЛП) та мікропроцесорна пам’ять (МПП). МПП складова частина, що забезпечує короткочасне зберігання, записування та видавання інформації, яка використовується в обчисленнях у найближчих тактах роботи комп’ютера. Конструктивно процесор, який часто порівнюють із мозком комп’ютера, — це невелика електронна схема, де на одному кристалі надчистого кремнію з допомогою складного, багатоступеневого і високочастотного технологічного процесу створено кілька мільйонів транзисторів та інших схемних елементів,

з’єднувальні проводи і точки підключення зовнішніх виводів.

Основними параметрами процесору є набір команд, розрядність,

тактова частота.

Набір, або система, команд постійно вдосконалюються. Сучасні процесори можуть виконувати до кількох сотень команд (інструкцій).

Процесор має власну невелику пам'ять швидкого доступу, елементи якої називаються регістрами. В них містяться: команда, яка виконується у поточний час; дані, над якими вона виконується; результат виконання команди. Ця пам'ять є короткочасною і зберігає інформацію лише на час виконання команди. Розрядність показує, скільки двійкових розрядів (бітів)

інформації обробляється (або передається) за один такт, а також скільки двійкових розрядів можна використати в процесорі для адресації оперативної пам’яті, передачі даних тощо. Від розрядності процесору значною мірою залежать можливості комп'ютера: із збільшенням розрядності обмін даними відбувається оперативніше.

Тактова частота визначає кількість елементарних операцій, які центральний процесор виконує за 1 секунду і вимірюється у мегагерцах

(МГц) та гігагерцах (ГГц). Чим більша тактова частота, тим швидше працює комп'ютер.

82

Запам'ятовуючі пристрої комп'ютера призначені для зберігання інформації. Всю пам'ять комп'ютера можна поділити на внутрішню та

зовнішню.

Внутрішня пам'ять виготовляється у вигляді мікросхем, її призначення — забезпечення роботи комп'ютера. Користувач не може зберігати власну інформацію у внутрішній пам'яті. До внутрішньої пам'яті належать: оперативна пам'ять, постійний запам'ятовуючий пристрій та кеш-

пам'ять.

В оперативній пам'яті зберігаються програми і дані, з якими працює процесор у даний момент. Ця пам'ять працює порівняно швидко, звідси походить і назва — оперативна. Оперативна пам'ять є тимчасовою — всі дані,

що містяться у комірках оперативної пам'яті, зберігаються лише упродовж того часу, поки комп'ютер увімкнений. При вимкненні комп'ютера вміст пам'яті зникає.

Постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗП, англ. ROM від Read Only Memory — пам'ять лише для читання) призначений для постійного збереження інформації, яка записується один раз у заводських умовах.

Користувач не має доступу до комірок постійної пам'яті і не може змінити її вміст. Саме у ПЗП містяться перші команди для процесору, за якими той розпочинає роботу.

До складу ПЗП входить комплект програм під назвою BIOS (Basic Input-Output System — базова система введення-виведення), який ще називають напівпостійним запам'ятовуючим пристроєм. Вміст пам'яті

BIOS підтримується спеціальним акумулятором. BIOS містить налаштування поточної конфігурації комп'ютера: наявність та типи деяких пристроїв,

поточний час тощо. Користувач має доступ до BIOS та може змінювати його налаштування.

Кеш-пам'ять, яку називають надоперативною, має ті ж самі функції, що й оперативна. Її призначення – узгодження швидкості роботи повільнішої

83

динамічної пам’яті із швидшим мікропроцесором. Час доступу до вмісту кеш-

пам'яті у декілька разів менший, ніж до вмісту оперативної пам'яті.

Зовнішня пам'ять призначена для тривалого зберігання інформації і даних. Інформація в зовнішній пам'яті зберігається і при вимкненому комп'ютері. Пристрої зовнішньої пам'яті характеризуються такими показниками: обсяг пам'яті, час доступу до інформації, тобто швидкість запису та зчитування даних, надійність збереження інформації.

Пристрої зовнішньої пам'яті називають накопичувачами. Розрізняють накопичувачі: на жорсткому магнітному диску (НЖМД), або вінчестер, на гнучких магнітних дисках (НГМД) та на лазерних (оптичних) дисках (НЛД).

У дискових накопичувачах інформація записується на концентричні кільця, які називаються доріжками. Радіуси, проведені з центра диску, ділять доріжки на сектори. Кожна доріжка має свій номер (починаючи з 0), всі сектори, розміщені на різних доріжках між двома сусідніми радіусами, мають однаковий номер. Всі сектори розраховані на запис однакового обсягу інформації. Запис та зчитування інформації на дискових накопичувачах виконується посекторно, тобто інформація передається відразу з цілого сектора.

Носій вінчестера — це кілька твердих круглих пластин, які закріплюються на одному стрижні й розташовуються у герметичному корпусі. Корпус вмонтовується в системний блок. Привід вінчестера також розташований у цьому ж корпусі.

Швидкість запису та зчитування інформації з вінчестера у тисячі разів вища, ніж з гнучких дисків. Час ”життя” вінчестера при інтенсивному використанні, як правило, складає 4-5 років.

НГМД призначений для перенесення невеликих об'ємів інформації між різними комп'ютерами. Привід НГМД називається дисководом і вмонтовується в системний блок. Носієм НГМД є гнучкий диск (floppy disk), або скорочено дискета. Магнітні дискети сьогодні поступово зникають з використання,

поступаючись більш сучасним та зручним засобам зовнішньої пам’яті.

84

НЛД призначені для тривалого збереження інформації середнього обсягу. Носій НЛД (його часто називають компакт-диском) має вигляд платівки діаметром приблизно 12 сантиметрів. Швидкість запису та зчитування інформації з компакт-дисків є значно вищою, ніж з гнучких дисків, однак нижчою, ніж з вінчестерів. Вважається, що компакт-диски мають високу надійність збереження інформації.

Існують такі різновиди компакт-дисків: CD-ROM, CD-R та CD-RW.

Для кожного виду компакт-дисків існує відповідний привід.

CD-ROM. Інформація на такі диски записується з допомогою спеціальної заводської апаратури та не може змінюватися. CD-R.

Інформацію можна записати лише один раз. CD-RW. Інформацію можна записати багато разів. Цифрові диски DVD (Digital Versatile Disk —

цифровий диск) призначені для зберігання великих об'ємів інформації. DVD,

по суті, є вдосконаленим CD-ROM.

Пристрої введення інформації — це пристрої комп'ютера, призначені для передачі інформації від користувача комп'ютеру. До основних відносяться: клавіатура, маніпулятор «миша», сканер, мікрофон.

Клавіатура призначена для введення до комп'ютера текстової інформації (літер, цифр, розділових знаків) та керування його роботою.

Маніпулятор «миша» — це пристрій, за допомогою якого користувач керує позицією курсору на екрані монітора та обирає об'єкти для роботи.

Сканер — це пристрій для введення в комп’ютер чорно-білого або кольорового півтонового зображення, графічної та текстової інформації.

Основними показниками сканерів є глибина кольору та оптична роздільна здатність. Глибина кольору — це обсяг пам'яті (зазвичай у бітах), який відводиться для кодування кольорової палітри. Оптична роздільна здатність вимірюється кількістю точок, які містяться в одному дюймі. Від оптичної здатності напряму залежить якість зображення. Одиницю виміру оптичної здатності називають «dpi» (від англ. Dot Per Inch — кількість точок на одному дюймі).

85

Пристрої виведення інформації — це пристрої комп'ютера,

призначені для передавання інформації від комп'ютера до користувача. До них відносять: монітор (дисплей), принтери та плоттери (графопобудувачі).

Монітор комп'ютера — це пристрій, призначений для відображення текстової або графічної інформації.

Утекстовому режимі екран монітора умовно поділяється на окремі ділянки знакомісця (найчастіше на 25 рядків по 80 символів у кожному).

Уграфічному режимі на екран виводиться будь-яке зображення —

текст, малюнки, графіки тощо. В цьому режимі екран монітора складається з окремих точок — пікселів (від англ. picture element — елемент зображення),

кожному з яких можна надати певного кольору.

Кількість точок по горизонталі і вертикалі, яку монітор здатний відтворити чітко і роздільно, називається його роздільною здатністю. Якість зображення напряму залежить від роздільної здатності монітора.

Відстань між двома точками (пікселями) на екрані називається розміром зерна монітора і визначає щільність їх розташування. Чим менший розмір зерна, тим кращі чіткість та якість зображення.

Розмір екрана вимірюється по діагоналі у дюймах. Використовуються монітори розміром 14", 15", 17", 19", 20", 21", 24".

Принтери та плоттери — це пристрої для виведення на папір символьної та графічної інформації. Існує багато моделей принтерів, однак,

як правило, використовуються три види — матричні, струминні та лазерні.

Плоттери, або графопобудувачі, призначені для друкування будь-

яких складних графічних зображень великих форматів. Використовуються вони у галузях, де необхідне виготовлення креслень, схем, графіків, карт,

діаграм.

При фізичному з'єднанні двох або більше комп'ютерів виникає комп'ютерна мережа.

Комп'ютерна мережа — це сукупність комп'ютерів, поєднаних лініями зв'язку, оснащених комунікаційними пристроями та відповідним

86

програмним забезпеченням. Комп’ютерна мережа забезпечує користувачів засобами обміну інформацією і колективного використання її апаратних,

програмних та інформаційних ресурсів.

Комп'ютерні мережі можна класифікувати за територіальним розподілом. При цьому розрізняють глобальні, регіональні та локальні мережі.

Одним з пристроїв для організації комп’ютерного зв'язку є модем.

Модем — це пристрій для перетворення телефонних (аналогових) сигналів на цифрові комп'ютерні та навпаки.

Конструктивно існує два види модемів: зовнішні та внутрішні.

Внутрішні модеми виконуються у вигляді плати та вмонтовуються у системний блок комп’ютера (в один із слотів розширення). Зовнішні модеми підключаються через один із комунікаційних портів, мають окремий корпус і власний блок живлення. Основною характеристикою модему є швидкість передачі даних, що вимірюється у бітах за секунду.

2.2. Програмне забезпечення персональних комп’ютерів

2.2.1. Коротка характеристика програмного забезпечення

Комплекс програм, що використовуються для роботи з комп'ютером,

називають програмним забезпеченням.

Все програмне забезпечення персонального комп'ютера можна умовно поділити на три основні категорії:

системне програмне забезпечення, що є необхідним для управління роботою комп'ютера;

прикладне програмне забезпечення, за допомогою якого користувач виконує необхідні роботи — редагує тексти, малює,

здійснює розрахунки тощо;

інструментальні системи, які допомагають створювати нові прикладні або системні програми для комп'ютера.

87

До системного програмного забезпечення належать: операційні системи та програми-оболонки, драйвери, сервісні програми (утиліти),

програми управління мережами тощо. Більшість системних програм постачається разом з комп'ютером та документацією до нього.

Операційна система — це комплекс системних і службових програм,

що завантажуються при вмиканні комп'ютера і забезпечують діалог користувача з комп'ютером та управління ним.

Операційна система виконує такі функції: керування пам’яттю,

введенням-виведенням, файловою системою, взаємодією процесів; захист інформації; облік використання ресурсів; оброблення командної мови;

фіксація різних подій, що виникають у процесі роботи (наприклад, помилок),

і відповідне реагування на них.

Для зручної роботи з операційними системами призначені програми-

оболонки. Іх функціями зазвичай є спрощення взаємодії користувача з комп'ютером, забезпечення зручного введення команд, відображення результатів виконання команд на екрані тощо.

Важливою складовою системних програм є програми-драйвери.

Драйвер — це програма, яка організує обмін даними між пристроєм і комп'ютером.

Драйвери є необхідними для правильної роботи будь-якого пристрою

(монітора, клавіатури, накопичувачів тощо). Для кожного пристрою потрібен свій драйвер. Драйвери пристроїв зазвичай постачаються разом із самими пристроями.

Сервісні програми (або утиліти) — це допоміжні програми, які розширюють можливості операційних систем.

Програми-архіватори з допомогою спеціальних методів «пакування» дозволяють ущільнювати інформацію на дисках.

Антивірусні програми призначені для діагностування і видалення комп'ютерних вірусів. Програми оптимізації дисків завдяки впорядкуванню даних забезпечують швидкий доступ до інформації на дисках.

88

До прикладного програмного забезпечення належать прикладні програми різного призначення, яких для персональних комп'ютерів розроблено тисячі.

Прикладна програма (чи пакет прикладних програм) — це сукупність програм, що забезпечують розв'язання задач певного типу.

Найбільш поширеними серед прикладних програм є текстові і графічні процесори та редактори, табличні процесори, системи управління базами даних тощо.

Текстові редактори та процесори — це програми, призначені для створення та обробки текстів. Відмінність між редакторами та процесорами є умовною, процесори зазвичай мають більше засобів для створення складних за формою текстів.

Табличний процесор (або програма для роботи з електронними таблицями) — це програма для опрацювання даних, представлених у вигляді таблиці.

Табличні процесори зазвичай дозволяють розв'язувати задачі, пов'язані з числовими розрахунками, з великими таблицями даних. Крім того, ці програми допомагають будувати двовимірні або тривимірні графіки,

діаграми.

Система управління базами даних (скорочено СУБД) — це програма,

призначена для організації зберігання, опрацювання та пошуку інформації в базі даних. База даних — це сукупність взаємопов'язаних даних, які відображають інформацію деякої предметної сфери.

Існують програмні пакети, що поєднують у собі можливості текстових,

графічних редакторів, електронних таблиць, систем управління базами даних. Серед інтегрованих систем популярними є Microsoft Office, Claris Works, Corel Perfect Suite, Lotus Smartsuite, StarOffice тощо.

Інструментальні системи або, як їх ще називають, системи програмування, призначені для створення нових програм. В основі кожної інструментальної системи лежить мова програмування. Великої популярності

89

набули системи програмування Visual C++, Borland C++, Visual Basic (на

основі мови Basic), Borland Delphi (на основі мови Pascal) тощо.

2.2.2.Операційні системи

Воснову роботи комп’ютера покладено програмний принцип, який полягає в тому, що комп’ютер виконує дії з заздалегідь заданою програмою.

Операційна система та сервісні програми є основними елементами програмного забезпечення будь-якого комп’ютера. Основними функціями,

які виконує операційна система, є:

1.Забезпечення взаємодії (інтерфейсу) користувача з комп'ютером.

2.Управління роботою периферійних пристроїв.

3.Організація збереження даних на носіях.

4.Організація та управління виконанням інших програм.

5.Управління оперативною пам’яттю.

6.Діагностика та обслуговування комп’ютера.

Ядро операційної системи доповнюється набором сервісних програм.

З їх допомогою виконують початкову розмітку магнітних дисків,

установлюють параметри зовнішніх пристроїв, тестують та оптимізують роботу з ними, здійснюють архівацію файлів, боротьбу з вірусами,

стикування комп’ютерів у мережі тощо.

Операційні системи вважаються сумісними, якщо вони мають однакову структуру зберігання даних, однаковий спосіб виконання програм тощо.

2.2.3.Файлова система

Всучасних комп'ютерах усі дані на носіях зберігаються у файлах.

Файл (від англ. file — папка для документів) — це ділянка пам’яті на носії деякого накопичувача, що містить певну інформацію та має ім'я.

Часто під файлом розуміють вміст цієї ділянки пам'яті, тобто інформацію, яка там зберігається. Обсяг пам'яті, який займає файл,

називають розміром файлу. Зазвичай розмір файлів вимірюється в байтах.

90

Файловою системою називають спосіб організації файлів, збереження інформації про них.

Структура файлової системи та правила створення імен файлів визначаються конкретною операційною системою, встановленою на комп'ютері.

Операційна система MS DOS передбачає, що ім'я файлу складається з кількості символів від 1 до 8 і може мати розширення — від 1 до 3

символів. Розширення відокремлюється від імені файла крапкою. Ім'я файла разом з розширенням теж називають іменем файла.

В імені файла можна використовувати латинські літери (великі та маленькі літери не розрізняються), цифри, деякі інші символи :«{,>, «}»).

Наприклад,припустимимиіменамиє: Referat.rtf, Automobil.bat, Picturel.cdr, My_file.pas.

В операційній системі Windows довжина імені файла обмежена 255

символами, і, крім зазначених, можна використовувати літери різних алфавітів, зокрема українського. В іменах файлів допускається використовувати пробіли.

Наприклад, припустимими іменами є:

Мій_малюнок.cdr,

Реферат з біології.doc,

Про країну, Кросворд.cdr.

Розширення в імені файла є необов'язковим, проте його зручно використовувати для позначення типу файла. Як правило, прикладні програми встановлюють або пропонують розширення при створенні файла. Це дозволяє за іменем файла з'ясувати з допомогою якої програми створено файл. Приклади характерних розширень:

com, exe — файли з програмами, готовими до виконання;

pas, bas, c, срр, for — тексти програм, написані на мовах програмування Pascal, Basic, C, C++, Fortran відповідно;