Реферат Компьютерные системы и информационные технологии
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.. 3
1. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ 3
1.1 Информационные технологии: понятие, история развития, классификация. 3
1.2 Компьютерные системы.. 4
1.3. Предпосылки появления компьютера. 4
2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭВМ... 4
2.1. Что такое архитектура и структура компьютера?. 4
3. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ.. 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 4
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 4
ВВЕДЕНИЕ
В прошлом информация считалась сферой бюрократической работы и ограниченным инструментом для принятия решений. Сегодня информацию рассматривают как один из основных ресурсов развития общества, а информационные системы и технологии как средство повышения производительности и эффективности работы людей.
Наиболее широко информационные системы и технологии используются в производственной, управленческой и финансовой деятельности, хотя начались подвижки в сознании людей, занятых и в других сферах, относительно необходимости их внедрения и активного применения.
Быстро увеличивается число ЭВМ, находящихся в эксплуатации, и возрастает их сложность. В результате растет численность обслуживающего персонала и повышаются требования к его квалификации. Увеличение надежности машин приводит к тому, что поиск неисправных элементов и ремонт их производятся сравнительно редко. Поэтому наряду с повышением надежности машин наблюдается тенденция потери эксплуатационным персоналом определенных навыков отыскания и устранения неисправностей. Таким образом, возникает проблема обслуживания непрерывно усложняющихся вычислительных машин и систем в условиях, когда не хватает персонала высокой квалификации.
Современная вычислительная техника решает эту проблему путем создания систем автоматического диагностирования неисправностей, которые призваны облегчать обслуживание и ускорить ремонт машин.
Система автоматического диагностирования представляет собой комплекс программных, микропрограммных и аппаратурных средств и справочной документации (диагностических справочников, инструкций, тестов).
Метод диагностирования характеризуется объектом элементарной проверки, способом подачи воздействия и снятия ответа.
Существуют следующие методы тестового диагностирования:
двухэтапное диагностирование;
последовательное сканирование;
эталонные состояния;
микродиагностирование;
диагностирование, ориентированное на проверку сменных блоков.
1. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ
1.1 Информационные технологии: понятие, история развития, классификация
Информационная технология – это совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, обработку, хранение, распространение (транспортировку) и отображение информации с целью снижения трудоемкости процессов использования информации
Под информационной технологией понимается совокупность методов и технических средств сбора, организации, хранения, обработки, передачи и представления информации, расширяющая знания людей и развивающая их возможности по управлению техническими и социальными процессами».
Информационная технология (ИТ) в своем развитии прошла несколько этапов.
До второй половины XIX в. основу информационной технологии составляли перо, чернильница и бухгалтерская бумага. Коммуникация (связь) осуществлялась путем направления пакетов (депеш). Продуктивность информационно обработки была крайне низкой: каждое письмо копировалось отдельно вручную; помимо счетов, суммируемых также вручную, не было другой информации для принятия решений.
На смену «ручной» информационной технологии в конце XIX в. пришла «механическая». Изобретение пишущей машинки, телефона, диктофона, модернизация системы общественной почты – все это послужило базой для принципиальных изменений в технологии обработки информации и, как следствие, в продуктивности работы. По существу, «механическая» технология проложила дорогу к формированию организационной структуры существующих учреждений.
40-60-е годы XX в. характеризуются появлением «электрической» технологии, основанной на широком использовании электрических пишущих машинок со съемными элементами, копировальных машин на обычной бумаге (типа ксерокса), портативных диктофонов. Они улучшили учрежденческую деятельность за счет повышения качества, количества и скорости обработки документов. Многие современные учреждения базируются на «электрической» технологии.
Появление во второй половине 60-х годов больших производственных ЭВМ на периферии учрежденческой деятельности (в вычислительных центрах) позволило сместить акцент в информационной технологии на обработку не формы, а содержания информации. Это было началом формирования «электронной», или «компьютерной», технологии.
Новая информационная технология (НИТ) – информационная технология, в которой используются последние достижения информатики. В настоящее время НИТ – это компьютерная информационная технология
Для того чтобы правильно понять, оценить, грамотно разработать и использовать информационные технологии в различных сферах жизни общества необходима их предварительная классификация.
Классификация информационных технологий зависит от критерия классификации. В качестве критерия может выступать показатель или совокупность признаков, влияющих на выбор той или иной информационной технологии. Примером такого критерия может служить пользовательский интерфейс (совокупность приемов взаимодействия с компьютером),
Неотъемлемой частью информационной технологии является электронная почта, представляющая собой набор программ, позволяющий хранить и пересылать сообщения между пользователями.
Классифицируя информационную технологию по типу носителя информации, можно говорить о бумажной (входные и выходные документы) и безбумажной (сетевая технология, современная оргтехника, электронные деньги, документы) технологиях.
1.2 Компьютерные системы
Широкое внедрение персональных компьютеров привело к необходимости обмена информацией, обрабатываемой на разных компьютерах. Как перенести большой объем информации с одного компьютера на другой? Как распечатать информацию, если всего один принтер? Как предоставить всем компьютерам выход в Интернет? Эти и многие другие проблемы решают компьютерные сети.
Компьютерная сеть - это соединение двух или более компьютеров для решения следующих задач:
· обмен информацией;
· общее использование программного обеспечения;
· общее использование оборудования (принтеры, модемы, диски т.п.).
Соединение, как правило, создается с помощью кабеля, но существуют и другие, более сложные средства.
В рамках одного учреждения довольно практично использовать кабельное соединение. Преобразование информации для передачи по кабелю осуществляют устройства, встраиваемые в компьютер - сетевые адаптеры. Такие местные сети получили название локальные сети. А если нам нужно соединить нашу локальную сеть с другой локальной сетью, то как протянуть кабель для подключения к сети, расположенной достаточно удаленно от данной, например, в другом здании или другом городе?
Для этого используют уже существующие кабельные соединения, такие как телефонные линии. Вопросами перекодировки информации для прохождения по телефонным линиям, занимаются специальные устройства, подключаемые к компьютеру - модемы. Можно использовать и другие способы соединения, например, радиосвязь. Устройства преобразования в этом случае будут другими. Удаленные локальные сети, объединяются друг с другом, создавая глобальные сети. Примером глобальной сети является сеть Интернет.
1.3. Предпосылки появления компьютера
Компьютер – электронный прибор, предназначенный для автоматизации создания, хранения, обработки и транспортировки данных.
Определяющий признак – электронный прибор.
Независимо от принципа действия все виды часов обладают способностью генерировать через равные промежутки времени перемещения или сигналы и регистрировать возникающие при этом изменения, т. е. выполнять автоматическое суммирование сигналов или перемещений. В основе любого современного персонального компьютера лежит текстовый генератор, вырабатывающий через равные интервалы времени электрические сигналы, которые используются для приведения в действие все устройств компьютерной системы. Фактически управление компьютером сводится к управлению распределением сигналов между устройствами. Существует несколько механических предпосылок, ряд механических калькуляторов, способных выполнять +, -, /, *.
Язык программирования - Ада (перфокарты).
Математические первоисточники персональных компьютеров:
- двоичная система Лейбница – возможность представления любых чисел двоичными цифрами 0 и 1. В электронных и электрических устройствах речь идет о регистрации состояний элементов устройства. Таких устойчивых и различимых состояний всего два:
- вкл.; - заряжен;
- выкл.; - разряжен.
Поэтому традиционная десятичная система не удобна для вычислений электронных устройств. Система двоичного кодирования основана на представлении данных последовательностью всего двух цифр 0 и 1.
Бит – минимально возможная двоичная единица информации, принимающая одно из двух возможных значений (0 и 1).
0 – истина, вкл., белое. 1 – ложь, выкл., черное.
1 бит – 2 понятия, 2 бита – 4 понятия, 3 бита – 8 понятий, 4 бит – 16 понятий, 5 бит – 32 понятия. N бит – 2n, где N – количество независимых кодированных значений, n – количество бит (разрядность двоичного кодирования).
- логика Джорджа Буля.
Основное назначение булевой алгебры в том, чтобы кодировать логические высказывания и сводить структуры логических умозаключений к простым выражениям, близким по форме к математическим формулам. Результатом формального расчета логического выражения является одно из двух значений – истина или ложь.
При создании ЭВМ использованы 4 основные логические операции:
- пересечение («и»);
- объединение («или»);
- обращение, исключение («не»);
- исключающее («или», «не или»).
2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭВМ
2.1. Что такое архитектура и структура компьютера?
При рассмотрении компьютерных устройств принято различать их архитектуру и структуру.
| Архитектурой компьютера называется его описание на некотором общем уровне, включающее описание пользовательских возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти и т.д. Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера: процессора, оперативного ЗУ, внешних ЗУ и периферийных устройств. Общность архитектуры разных компьютеров обеспечивает их совместимость с точки зрения пользователя. |
| Структура компьютера — это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства — от основных логических узлов компьютера до простейших схем. Структура компьютера графически представляется в виде структурных схем, с помощью которых можно дать описание компьютера на любом уровне детализации. |
Наиболее распространены следующие архитектурные решения.
· Классическая архитектура (архитектура фон Неймана) — одно арифметико-логическое устройство (АЛУ), через которое проходит поток данных, и одно устройство управления (УУ), через которое проходит поток команд — программа (рис. 2.1). Это однопроцессорный компьютер. К этому типу архитектуры относится и архитектура персонального компьютера с общей шиной. Все функциональные блоки здесь связаны между собой общей шиной, называемой также системной магистралью.
| Физически магистраль представляет собой многопроводную линию с гнездами для подключения электронных схем. Совокупность проводов магистрали разделяется на отдельные группы: шину адреса, шину данных и шину управления. |
Периферийные устройства (принтер и др.) подключаются к аппаратуре компьютера через специальные контроллеры — устройства управления периферийными устройствами.
| Контроллер — устройство, которое связывает периферийное оборудование или каналы связи с центральным процессором, освобождая процессор от непосредственного управления функционированием данного оборудования. |
· Многопроцессорная архитектура. Наличие в компьютере нескольких процессоров означает, что параллельно может быть организовано много потоков данных и много потоков команд. Таким образом, параллельно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи. Структура такой машины, имеющей общую оперативную память и несколько процессоров, представлена на рис. 2.3.
Рис. 2.1. Архитектура многопроцессорного компьютера
· Многомашинная вычислительная система. Здесь несколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеют общей оперативной памяти, а имеют каждый свою (локальную). Каждый компьютер в многомашинной системе имеет классическую архитектуру, и такая система применяется достаточно широко. Однако эффект от применения такой вычислительной системы может быть получен только при решении задач, имеющих очень специальную структуру: она должна разбиваться на столько слабо связанных подзадач, сколько компьютеров в системе.
Преимущество в быстродействии многопроцессорных и многомашинных вычислительных систем перед однопроцессорными очевидно.
· Архитектура с параллельными процессорами. Здесь несколько АЛУ работают под управлением одного УУ. Это означает, что множество данных может обрабатываться по одной программе — то есть по одному потоку команд. Высокое быстродействие такой архитектуры можно получить только на задачах, в которых одинаковые вычислительные операции выполняются одновременно на различных однотипных наборах данных. Структура таких компьютеров представлена на рис. 2.4.
Рис. 2.2. Архитектура с параллельным процессором
В современных машинах часто присутствуют элементы различных типов архитектурных решений. Существуют и такие архитектурные решения, которые радикально отличаются от рассмотренных выше.
Большинство современных компьютеров являются IBM PS – совместимыми персональными компьютерами – подразумевается, что они совместимы с компьютером IBM PS, разработанным в
Совместимость – возможность исполнения на любой модели совместимого компьютера любой программы, записанной для этого вида компьютера (программная совместимость) и возможность независимого подключения к различным компьютерам различных внешних устройств (аппаратная совместимость). В основе совместимости компьютеров лежит принцип открытой архитектуры – возможность сборки компьютера из независимо изготовленных частей.
Наиболее распространенные компьютеры других типов:
- мэйнфрэймы – большие ЭВМ – используются для обработки больших объемов информации, исключительно надежны, обладают высоким быстродействием. Используются в больших корпорациях, банках…
- супер-ЭВМ – компьютер, предназначенный для выполнения объемных вычислений. Используется в научных, военных целях, геологии, метеорологии.
- мини-ЭВМ – компьютеры, использующиеся для тех задач, где не достаточно ПК и для централизованного хранения и обработки данных. Используется в крупных фирмах, учебных заведениях и др.
- рабочие станции – младшие модели мини – ЭВМ, предназначены для работы с одним пользователем. Очень высокая производительность.
- компьютеры типа Макинтош – один из видов ПК, несовместимых с IBM PC.
- переносные и карманные компьютеры: ноутбуки, лэптопы.
Поколение ПК.
1. 1946 – 1947 – ламповые.
2. 1955 – на полупроводниковых приборах.
3. 1965 – на интегральных схемах.
4. 1980 – сверхбольшие интегральные схемы.
Классическая модель цифровой ЭВМ.
В конце 1940 гг. Джоном Фоннейманом разработана классическая модель цифровой ЭВМ. Согласно модели Фоннеймана в состав ЭВМ входят 3 устройства:
- арифметическое устройство (АУ);
- устройство управления (УУ);
- запоминающее устройство (ЗУ).
Кроме того, в состав машины входят внешние устройства, через которые в память вводится исходная информация, и выводятся результаты вычислений, а также пульт управлений для начального запуска машины, контроля хода вычислений и при необходимости остановки вычислений.
Модель Фоннеймана.
ЗУ состоит из ряда ячеек (регистры), в каждой из которых может храниться одно машинное слово. УУ посылает ЗУ сигнал для чтения инструкций по заданному адресу и принимает ее в свой регистр. УУ вырабатывает управляющие сигналы для ЗУ и АУ.
3. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
В основу работы компьютеров положен принцип управления, состоящий в том, что компьютер выполняет действие по заранее заданной программе. Этот принцип обеспечивает универсальность использования компьютера.
Программное обеспечение – совокупность программ, процедур и правил, а также документации, касающихся функционирования системы обработки данных. Состав программ, обеспечивающих вычислительные системы, называется программной конфигурацией.
Связь между программами называется междупрограммным интерфейсом.
Уровни программного обеспечения представляют собой пирамиду, где каждый высший уровень базируется на программном обеспечении предшествующих уровней.
Прикладной уровень
↓
Служебный уровень
↓
Системный уровень
↓
Базовый уровень.
Базовый – отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами (БИОЗ).
Системный – обеспечивает взаимодействие других программ компьютера с другими программами базового уровня, с аппаратным обеспечением и с пользователем.
Включает в себя:
- операционные системы;
- сетевые системы;
- сервисные программы (утилиты);
- программы – оболочки.
Служебный – автоматизация работ по проверке и настройке компьютерной системы (диспетчеры файлов, архиваторы, средства диагностики, программы инсталляции, средства коммуникации, средства просмотра и воспроизведения, средства компьютерной безопасности).
Прикладной – комплекс прикладных программ, с помощью которых выполняются конкретные задачи (производственные, учебные, творческие, развлекательные). К ним относятся – текстовые редакторы, графические редакторы, электронные таблицы, системы управления базами данных (СУБД), программы трансляторы, узкопрофессиональные программы, игровые, обучающие, мультимедийные программы.
Программы, которые остаются в памяти после включения на все время работы компьютера, называются резидентными.
Широта функциональных возможностей компьютера зависит непосредственно от типа имеющейся операционной системы, системных средств и взаимодействия «человек – программа – оборудование».
Операционные системы (ОС) –резидентная программа, автоматически запускающаяся после включения питания. ОС управляет работой всех устройств компьютера, осуществляет диалог с пользователем и запускает на использование другие программы. ОС играет роль посредника между пользователем и компьютером. Она скрывает от пользователя не нужные ему подробности работы компьютера.
Некоторые из ОС:
- MS DOS – дисковая операционная система;
- NORTON COMMANDER.
- в начале 90-х гг. – WINDOWS – графический интерфейс (3.1, 3.11, 95, 98, 2000, XP).
ОС MS DOS и WINDOWS состоят из двух частей:
1. базовая система ввода – вывода, размещающаяся в ПЗУ (прикладное запоминающее устройство);
2. представляет собой набор файлов, находящихся на так называемом системном диске.
Программа, управляющая работой какого – либо из устройств ПК называется драйвером. Драйвера входят в состав ОС.
Аппаратное обеспечение ПК.
Базовая аппаратная конфигурация ПК.
ПК – универсальная техническая система, состав оборудования в которой можно гибко изменять по мере необходимости.
Существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В таком комплекте компьютер обычно поставляется (системный блок, монитор, клавиатура, мышь).
Системный блок (СБ) – основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты.
Устройства, находящиеся внутри СБ – внутренние. А устройства, подключенные к нему снаружи – периферийными, наружными.
Параметры СБ:
- форм – фактор (габаритные параметры) – физические параметры системной платы, определяющие тип корпуса СБ, в котором она может быть установлена.
Бывают стандартными и нестандартными.
Мощность блока питания от 150 до 300 Вт.
Монитор – устройство визуального представления данных (УВ).
Параметры монитора:
- размер экрана по диагонали в дюймах;
- частота регенерации (обновления) – показывается сколько раз в течение 1 с. монитор может полностью изменить внешний вид (min 75 Гц, норма 85 Гц, хорошо 100 Гц).
- класс защиты – ТСО – стандарты контроля излучения.
Типы мониторов:
- электронно-лучевая трубка;
- жидкокристаллические мониторы.
Клавиатура – клавишное устройство управления, служит для ввода алфавитно-цифровых данных, а также для командного управления. Состоит из 101, 102, 104 клавиш, которые функционально распределяются:
- функциональные;
- алфавитно-цифровые и др.
Мышь – средство управления манипуляторного типа. Нуждается в поддержке специальной системной программы – драйвера мыши. В отличие от клавиатуры, мышь не может использоваться на прямую для ввода знаковой информации. Ее принцип управления является событийным. Перемещение мыши и щелчки ее кнопок являются событиями с точки зрения ее драйвера.
Регулируемые параметры мыши:
- чувствительность;
- функции левой и правой кнопок;
- чувствительность к двойному щелчку.
Устройства, входящие в состав СБ:
- системная плата (материнская);
- дисковод жестких магнитных дисков;
- дисковод гибких магнитных дисков;
- дисковод оптических дисков;
- видеоадаптер (на системной плате);
- звуковая карта (на системной плате);
- сетевая карта (на системной плате);
- блок питания.
Устройства на системной плате:
- оперативная память RAM (память со свободным доступом) – массив кристаллических ячеек, способных хранить данные.
Различают (физический принцип действия):
- динамическая память (DRAM);
- статическая память (SRAM).
Оперативная память размещается на системной плате. Изготавливается в виде модулей, вставляющихся в разъемы в плате (модули).
Параметры – объем количества памяти. 1 байт = 8 бит.
Процессор – основная микросхема компьютера, в которой производятся все вычисления. Внутренние ячейки процессора – регистры. Данные в ячейках могут храниться и изменяться.
Параметры процессора:
- тактовая частота (Гц) (задается тактовым генератором) – определяет количество элементарных операций в секунду;
- разрядность – сколько бит данных может принять и обработать в своих регистрах за 1 такт. С остальными устройствами компьютера, в первую очередь с оперативной памятью процессор связан несколькими группами проводников (шинами):
- шина данных;
- шина адресная;
- шина командная.
Чтобы уменьшить количество обращений процессора к памяти, внутри него образуют внутреннюю память (cash – память). Представляет собой сверхоперативную память: 2 уровня.
Чип – сет – набор микросхем систем логики, осуществляет взаимодействие компонентов в системной плате.
Средством связи между собственными и подключенными устройствами системной платы являются шины – каналы передачи данных.
Периферийные устройства ПК:
- устройства ввода данных (сканеры);
- устройства вывода данных:
- монитор;
- принтер (струйный, матричный, лазерный);
- устройство обмена данными:
- модемы – предназначены для обмена информацией между отдаленными компьютерами по каналам связи.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Компьютерная система, как и любая другая, состоит из множества взаимодействующих компонентов. Наиболее полно система характеризуется своей структурной организацией - способом объединения отдельных компонентов в единое целое, обеспечивающим максимизацию некоторого критерия качества системы. Структура компьютерной системы является иерархической, т.е. каждый из ее главных компонентов может быть представлен декомпозицией на некоторые субкомпоненты со своими специфическими функциями, которые объединены в подсистему также согласно определенным принципам. Для того чтобы читатель смог более четко представить себе суть возникающих при этом проблем и методов их решения, такая иерархическая система описывается в данной книге по принципу сверху вниз - от верхних уровней иерархии к нижним, например:
· компьютерная система и функции ее главных компонентов - процессора, памяти, устройств ввода-вывода;
· процессор: состав главных компонентов - устройство управления, регистры, арифметическое и логическое устройство, блок выполнения команд - и их функции;
· устройство управления и его главные компоненты - память микропрограмм, логические схемы, задающие последовательность микрокоманд, и регистры.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Крейг Хант, "Персональные компьютеры в сетях TCP/IP", "BHV-Kиев", 384 стр.,
2. Лоу Д., "Компьютерные сети для "чайников", "Диалектика", 256 стр.,
3. Нанс Б., "Компьютерные сети", "Бином", 400 стр.,
4. Стен Шатт, "Мир компьютерных сетей", "BHV-Kиeв", 288 стр.,
5. Золотов С., "Протоколы Internet", "BHV-Санкт-Петербург", 304 стр., 1998
