Основные технические средства обработки и передачи данных. Комплекс технических средств обработки информации. эксплуатационная надежность ЭВМ

Система сбора и обработки информации (ССОИ) предназначена для интеграции систем Инженерно-технических средств охраны (ИТСО) в единый комплекс с целью повышения эффективности их использования и комплексного предоставления информации о работе систем ИТСО оперативному дежурному, ответственным должностным лицам и руководству. Особенно эффективно применение ССОИ на территориально разнесенных объектах, имеющих несколько зданий или филиалов. В этом случае ССОИ позволяет создать в организации единое информационное пространство безопасности, что в любой момент времени позволяет иметь актуальную информацию о состоянии систем безопасности объекта и оперативно реагировать на происходящие в системе события.

Целью установки системы сбора и обработки информации является:

Регистрация информации о работе систем ИТСО, рабочих мест и оборудования систем ИТСО, изменениях режимов работы систем ИТСО;

Информирование оператора дежурной службы о работе систем ИТСО, тревогах и внештатных ситуациях;

Обеспечение записи и фиксации информации о событиях систем ИТСО и работе системы ССОИ в электронных цифровых архивах хранения данных.

Автоматизированный контроль работы систем ИТСО, сверка с требуемыми параметрами работы систем ИТСО (эталонными) и информирование оператора дежурной службы об обнаруженных расхождениях.

Типичная система сбора и обработки информации на уровне организации подсистем обеспечивает:

Сбор и обработку информации системы охранно-тревожной сигнализации (СОТС);

Сбор и обработку информации системы пожарной сигнализации (СПС); СМ. Примеры применения интегральных систем безопасности

Сбор и обработку информации, управление системой контроля и управления доступом (СКУД) , включающей в себя такие подсистемы, как подсистема управления аварийными выходами и электронные сейфы ключей. СМ. Презентацию IP-СКУД IDmatic

Сбор и обработку информации, а также управление телевизионной системой охраны и наблюдения (ТСОН), или системой видеонаблюдения высокого разрешения;

Организацию подсистемы бюро пропусков , включая подсистему электронного заказа пропусков;

Организацию подсистемы контроля прохода сотрудников и посетителей ;

Организацию подсистемы автоматического телефонного оповещения сотрудников ;

Организацию подсистемы мониторинга источников бесперебойного питания и контроля параметров окружающей среды в отдельных помещениях;

Автоматическую комплексную обработку информации, управление подсистемами и контроль выполнения регламентов работы персонала и систем объекта;

ССОИ получает информацию о состоянии средств ИТСО и может реагировать на регистрируемые события. Если средства ИТСО допускают внешнее управление, то специализированные контроллеры ССОИ преобразуют цифровые команды ССОИ в формат данных средств. Иногда обратная связь со средствами ИТСО объекта осуществляется на уровне баз данных. ССОИ позволяет осуществить частичное или полное управление функциями средств ИТСО как ручное, так и автоматическое - на уровне сценариев.

ССОИ выполняет операции считывания или получения по цифровым интерфейсным каналам информации о работе систем ИТСО, обрабатывает полученные данные, записывает их в архивы хранения, отображает состояние систем ИТСО в интерфейсах программ рабочих мест (АРМ) ССОИ, по информации от систем ИТСО выявляет типовые ситуации на объекте с последующим оповещением рабочих мест ССОИ.

Для сбора информации и управления отдельными функциями систем ИТСО используются различные методы подключения интерфейсов и передачи данных.

Отличительной особенностью современных систем сбора и обработки информации является то, что в них в единую систему интегрированы подсистемы обеспечения безопасности производства различных компаний. При этом интегрировать приходится не только современное цифровое оборудование, но и аналоговые системы.

Специалистами ЗАО «МТТ Контрол» был реализован ряд крупных проектов по созданию систем сбора и обработки информации, в том числе и на территориально разнесенных объектах.СМ. РЕАЛИЗОВАННЫЕ ПРОЕКТЫ

Состав системы

Типовая система сбора и обработки информации (ССОИ) строится на базе локальной вычислительной сети (ЛВС) и включает в себя следующее оборудование:

Ø серверные блоки для получения и обработки в реальном времени информации о работе систем ИТСО,

Ø серверные блоки для управления оборудованием ССОИ, обработки информации от различных систем, выявления типовых (штатных и нештатных) ситуаций, выработки реакции системы на возникновение типовых ситуаций,

Ø серверные блоки для хранения архивной информации о событиях систем ИТСО (оперативный и долговременный архивы),

Ø АРМ администратора для для контроля работоспособности, настройки и конфигурирования ССОИ,

Ø АРМ операторов для просмотра информации ССОИ в реальном режиме времени и в архивах, оперативного управления системой,

Ø источники бесперебойного питания для обеспечения непрерывной работы системы,

Ø серверные блоки диагностики оборудования ССОИ,

Ø сетевое оборудование,

Ø кабельные и беспроводные линии связи.

Функции системы

Система сбора и обработки информации (ССОИ) обеспечивает выполнение следующих функций:

1.Интеграция систем ИТСО объекта в единый комплекс.

1.1.Получение информации от следующих систем ИТСО:

Ø система пожарной сигнализации ,

Ø система контроля и управления доступом ,

Ø система видеонаблюдения ,

1.2.Протоколирование (запись и хранение) информации поступающей от систем ИТСО объекта в течение требуемого времени,

1.3.Анализ информации, поступающей от систем ИТСО,

1.4.Выработка реакции системы безопасности в соответствии с заданными сценариями.

1.5.Централизованное управление исполнительными устройствами СКУД и (настройка полномочий доступа пользователей в помещения и к ключам по картам СКУД, блокирование локальных зон внутри объекта при поступлении сигнала Тревоги, разблокирование отдельных точек доступа, разблокирование путей эвакуации при пожаре и т.п.);

1.6.Передача в систему видеонаблюдени я управляющих воздействий для настройки работы оборудования, записи видеоинформации.

1.7.Круглосуточный, непрерывный и автоматический контроль систем ИТСО, источников бесперебойного питания с отображением информации на мониторах автоматизированных рабочих мест (АРМ) системы,

Ø анализ и контроль правильности текущих режимов и настроек систем ИТСО и выдача извещений (сигналов) при выявлении ошибочных и/или неоптимальных режимов и/или настроек;

Ø анализ и контроль реакций систем ИТСО в штатных ситуациях и при происшествиях;

1.8.Анализ текущего состояния технических средств систем ИТСО, источников бесперебойного питания с отображением информации на мониторах АРМ системы,

1.10.Обеспечение наглядного графического интерфейса пользователя для отображения ситуационной обстановки на графических планах и необходимой информации о штатных и тревожных событиях на мониторах АРМ с указанием места, даты, времени и характера событий.

1.12.Интеграция систем безопасности территориально-распределенных объектов в единый комплекс.

2.Администрирование и управление системой

2.1.Настройка всех параметров системы с АРМ администратора.

2.2.Дистанционное управление режимами работы и настройками оборудования ССОИ.

2.3.Простота конфигурирования системы – изменение алгоритмов работы и параметров конфигурации системы без остановки действующей системы.

2.4.Внесение изменений, модернизация, замена версий программного обеспечения без изменения настроенных алгоритмов работы системы;

2.5.Разграничение доступа пользователей (операторов и администраторов) системы к функциям ССОИ. Управление полномочиями пользователей ССОИ.

2.6.Протоколирование действий операторов и администраторов ССОИ во время работы;

2.7.Контроль присутствия операторов и администраторов ССОИ на рабочем месте (периодическое подтверждение с вводом пароля),

2.8.Документирование (протоколирование) всей поступающей информации с указанием места происшедшего события, его характера, времени и даты,

2.9.Запись в архив информации обо всех собственных событиях ССОИ.

2.10.Просмотр архивной информации, управление отображением информации с помощью системы фильтров.

2.11.Подготовка и печать отчетов по различным параметрам.

2.12.Применение унифицированных шаблонов для подготовки и просмотра отчетов,

2.13.Экспорт отчетов в офисные приложения (Word, Excel).

3.Обеспечение надежности и бесперебойности работы ССОИ

3.1.Автоматический текущий контроль функционирования программного обеспечения ССОИ;

3.2.Мониторинг работоспособности оборудования ССОИ;

3.3.Автоматическое резервное копирование баз данных и текущих установок;

3.4.Защита собственных ресурсов ССОИ и технических средств при попытках несанкционированного доступа к ним;

3.5.Синхронизация внутренних часов АРМ и серверного оборудования системы по часам одного (центрального) сервера;

3.6.Синхронизация часов центрального сервера с эталонными сигналами времени, транслируемыми со спутников (GPS).

3.7.Резервирование критичных участков системы с возможностью автоматического восстановления информации в случае сбоев,

3.8.Обеспечение бесперебойного электропитания оборудования системы. Реализация функции дистанционного отключения оборудования в аппаратных стойках.

3.9.Контроль параметров окружающей среды, температуры, влажности и т.п. Отображение на АРМ системы информации о нештатных ситуациях.

Некоторые задачи, которые решает ССОИ XVmatic:

Интеграция систем СОТС, СПС, СКУД, ТСОН объекта в единый комплекс;

Информационная связь c системами СОТС, СПС, СКУД, ТСОН объекта;

Информационная связь, по существующим оптоволоконным каналам связи, с сегментами ССОИ территориально разнесенных зданий заказчика;

Информационная связь с сегментами ССОИ объектов, расположенных в других городах (удаленностью более 500 км от центрального офиса) с возможностью дальнейшего подключения новых сегментов ССОИ;

Протоколирование (запись и хранение) информации поступающей от систем СОТС, СПС, СКУД, ТСОН объекта в течение требуемого времени;

Централизованное управление исполнительными устройствами СКУД и (настройка полномочий доступа пользователей в помещения и к ключам по картам СКУД, блокирование локальных зон внутри объекта при поступлении сигнала Тревоги, разблокирование отдельных точек доступа и т.п.);

Передача в систему ТСОН управляющих воздействий для настройки работы оборудования, записи видеоинформации.

Круглосуточный, непрерывный и автоматический контроль систем СОТС, СПС, СКУД, ТСОН, источников бесперебойного питания с отображением информации на мониторах автоматизированных рабочих мест (АРМ) системы, отображение рекомендаций по действиям дежурной службы. Обработка информации со всех объектов, где установлены сегменты ССОИ;

Анализ текущего состояния технических средств систем СОТС, СПС, СКУД, ТСОН, источников бесперебойного питания с отображением информации на мониторах АРМ системы;

Автоматический и автоматизированный анализ данных о функционировании ИТСО:

Ø анализ и контроль правильности текущих режимов и настроек ИТСО и выдача извещений (сигналов) при выявлении ошибочных и/или неоптимальных режимов и/или настроек;

Ø анализ и контроль реакций ИТСО в штатных ситуациях и при происшествиях;

Ø расчет показателей надежности и качества технической эксплуатации ИТСО;

Ø сравнительный анализ по выбранным параметрам (календарным периодам, техническим средствам, ситуациям, показателям и т.д.).

Автоматический текущий контроль функционирования программного обеспечения ССОИ;

Мониторинг работоспособности оборудования ССОИ;

Обработка и отображение полученной информации в Центре управления безопасности в виде унифицированных табличных отчетов;

Особенности ССОИ XVmatic:

Наглядный графический интерфейс пользователя для отображения ситуационной обстановки на графических планах и необходимой информации о штатных и тревожных событиях на мониторах АРМ с указанием места, даты, времени и характера событий, а также рекомендаций по действиям постов охраны и службы безопасности Центрального офиса в различных ситуациях;

Простота конфигурирования системы – изменение алгоритмов работы и параметров конфигурации системы без остановки действующей системы;

Дистанционное управление режимами работы и настройками оборудования ССОИ;

Внесение изменений, модернизация, замена версий программного обеспечения без изменения настроенных алгоритмов работы системы;

Автоматическое резервное копирование баз данных и текущих установок;

Защита собственных ресурсов ССОИ и технических средств при попытках несанкционированного доступа к ним;

Синхронизация внутренних часов АРМ и серверного оборудования системы по часам одного (центрального) сервера;

Синхронизация часов центрального сервера с эталонными сигналами времени, транслируемыми со спутников (GPS).

Разграничение доступа пользователей (операторов и администраторов) системы к функциям ССОИ;

Доступ к информации о состоянии систем СОТС, СПС, СКУД, ТСОН, протоколам событий в соответствии с категориями доступа к информации;

Протоколирование действий операторов и администраторов ССОИ во время работы;

Контроль присутствия операторов и администраторов ССОИ на рабочем месте (периодическое подтверждение с помощью фотоидентификации или при помощи ввода пароля);

Отображение на экранах мониторов АРМ системы окон со служебными сообщениями о тревогах и внештатных ситуациях с указанием места расположения события на графическом плане, видеоизображения с расположенных рядом видеокамер, звуковым сопровождением;

Документирование (протоколирование) всей поступающей информации с указанием места происшедшего события, его характера, времени и даты;

Подготовка и печать отчетов по событиям ССОИ.

Обработка "событий" по заданным сценариям в ССОИ XVmatic

Основным объектом обработки для современной ССОИ являются «события», каждое из которых обрабатывается по соответствующему сценарию.

Для каждого отрабатываемого события (события, на которое сценарий должен реагировать) в сцене задается одна или более реакций. В зависимости от состава установленного на охраняемом объекте оборудования и от состава охранных подсистем можно задать следующие реакции:

Вывод текстового сообщения на пульт оператора. Вывод текстового сообщения совмещается с показом на пульте оператора расположения устройства, от которого пришло сообщение, на плане объекта. Некоторые текстовые сообщения общего назначения могут не сопровождаться показом плана, если невозможно (или не имеет смысла) определить устройство или если это устройство не привязано к конкретному плану в базе данных оборудования. Текстовые сообщения заранее заносятся в базу данных, и при разработке сценария выбираются из списка. На этапе создания сценариев новое сообщение определить нельзя. Сообщение с планом можно направить на один или несколько пультов управления по выбору.

Вывод звукового сообщения на пульт управления. Сообщение, это заранее записанный звуковой файл. Это может быть некоторый звук или дикторский текст. Все сообщения должны быть заранее зарегистрированы в базе данных. На этапе разработки сценария новое звуковое сообщение ввести нельзя, но любое из сообщений можно прослушать для проверки. Звуковое сообщение можно направить на один или несколько пультов управления по выбору. В списке пультов управления присутствуют только те пульты, на которых есть звуковой адаптер.

Запись заданного количества видео кадров с заданным интервалом времени в видео архив. Указывается камера, с которой производится запись (обычно, не та, событие которой обрабатывается в данной сцене), и номер предустановки, если эта камера управляемая. С помощью этой реакции производится съемка места нарушения, когда "мастером" является датчик охранной сигнализации или считыватель СКД. Возможна съемка места нарушения с помощью управляемой камеры, которая разворачивается в нужном направлении (предустановка) и совершает "наезд". Следует иметь в виду, что для любой видео камеры, задействованной в сценарии (если для нее определена охранная зона), кадры во время нарушения пишутся в видео архив автоматически.

В современном мире очень важно вовремя получать точную информацию. От этого зависит жизнедеятельность людей. По этой причине с каждым днем появляется все больше самых разных устройств, которые собирают и обрабатывают данные. Что же следует понимать под этими процессами?

Процедура получения данных из внешнего мира

Сбором информации может заниматься человек. А можно воспользоваться техническими средствами и системами. В таких ситуациях этот процесс будет происходить аппаратно. К примеру, пользователю удалось получить данные о маршрутах поездов самостоятельно, при помощи изучения расписания на вокзале. То же самое он может сделать с помощью телефона или компьютера.

Это говорит о том, что процедура сбора информации представляет собой достаточно сложный программно-аппаратный комплекс. Что же следует понимать под таким процессом? Это процедура получения каких-либо данных, поступающих из внешнего мира. Подобная информация приводится к стандартному для прикладных систем виду. Современные технические устройства не только собирают данные, кодируют их и выводят на обзор. Также происходит обработка информации.

Использование различных способов работы с данными. Технология работы с ними

Под обработкой следует понимать упорядоченный процесс получения требуемой информации из набора определенных данных с помощью специальных алгоритмов. Эта процедура может быть выполнена несколькими способами. Различают такие средства обработки информации, как централизованное, децентрализованное, распределенное и интегрированное.

Использование вычислительных центров для обработки данных

Централизованная обработка подразумевает, что в наличии должен быть вычислительный центр (ВЦ). При таком способе исходные данные пользователем доставляются на ВЦ. После этого ему предоставляется результат в виде определенной документации.

Отличительной чертой данного способа является трудоемкость. Достаточно сложно наладить быструю бесперебойную связь. Кроме того, имеет место большая загруженность центра информацией. К тому же регламентированы сроки выполнения поставленных задач, и не всегда их получается выполнить вовремя. Такая обработка информации сложная еще и по причине наличия средств безопасности, которые предотвращают возможный несанкционированный доступ.

В чем заключается смысл децентрализованного метода?

В момент появления ПЭВМ возник децентрализованный способ. Он предоставляет возможность автоматизировать определенное рабочее место. На сегодняшний день имеется 3 разновидности технологий подобной обработки данных. В основе первой лежат персональные компьютеры, не объединенные в локальную сеть. Подобная технология обработки информации подразумевает хранение данных в отдельных файлах. Для того чтобы получить показатели, необходимо произвести перезапись файлов на компьютер. К отрицательным моментам можно отнести тот факт, что отсутствует взаимоувязка задач. Невозможно обрабатывать большие объемы информации. К тому же данная обработка информации отличается низкой защищенностью от взлома.

Вторая технология основывается на компьютерах, которые объединяются в локальную сеть, что приводит к формированию единых файлов данных. Однако с большим потоком информации в такой ситуации справиться не получится. Третья технология основывается на компьютерах, объединенных в локальную сеть, в которую также входят сервера.

Работа с большим объемом данных

Распределенная обработка информации основывается на том, что функции делятся между разными ЭВМ, которые подключены к одной сети. Такой способ можно реализовать за счет двух путей:

1. Необходимо установить ЭВМ в каждом отдельном узле сети. В такой ситуации обработка будет происходить с помощью одного или нескольких компьютеров. Все зависит от реальных возможностей системы, а также от потребностей.
2. Необходимо размещать большую часть разнообразных процессов внутри одной системы. Подобный путь используется при обработке банковской информации при наличии филиалов или отделений.

Распределенная обработка информации позволяет оперировать данными в любом объеме в заданные сроки. Присутствует достаточно высокий уровень надежности. В значительной степени сокращается время и затраты на передачу информации. Повышается гибкость систем и упрощается разработка с использованием программных средств. В основе распределенного способа лежат специализированные процессы. Другими словами, каждая ЭВМ призвана решать свою задачу.

Использование баз данных для хранения и обработки информации

Интегрированный способ подразумевает формирование информационной модели управляемого объекта. Другими словами, создается распределенная база данных. Подобный метод позволяет сделать процесс обработки информации наиболее удобным для пользователя. Базу данных одновременно применять может не один человек. Но большой объем информации требует распределения. За счет данного метода можно заметно улучшить качество, достоверность и скорость обработки. Это связано с тем, что методика основывается на едином информационном массиве, который однократно вводится в ЭВМ.

Выше были описаны методы обработки информации. Но с помощью каких технических средств происходит этот процесс? Следует подробнее остановиться на этом вопросе.

Что подразумевают под собой технические средства?

Под техническими средствами следует понимать комплекс автономных видов оборудования, позволяющего собирать, накапливать, передавать, обрабатывать и выводить данные, а также совокупность оргтехники, средств управления, ремонтно-профилактических устройств и т. д. Ко всем вышеперечисленным системам предъявляются следующие требования:

1. Технические средства, в основе которых лежат разные методы обработки информации, должны обеспечивать решение задачи с минимально возможными потерями. Необходимо добиться максимальной точности и достоверности.
2. Требуется техническая совместимость, агрегативность устройств.
3. Должна быть обеспечена высокая надежность.
4. Затраты на покупку должны быть минимальными.

Отечественная и зарубежная промышленность выпускает просто огромный набор технических средств, помогающих обрабатывать информацию. Они могут отличаться друг от друга элементной базой, конструкцией, применением самых разных носителей данных, а также эксплуатационными параметрами и т. д.

Технические средства могут быть:

1. Вспомогательными.
2. Основными.

Что следует понимать под вспомогательными видами устройств?

В первом случае это оборудование, которое обеспечивает работоспособность базовых средств. Также к вспомогательным относятся устройства, способствующие упрощению управленческого труда. Они делают его более комфортным. Это может быть оргтехника и ремонтно-профилактические средства. Организационные устройства включают в себя большое количество номенклатурных средств, начиная с канцелярской продукции и заканчивая устройствами доставки, размножения, удаления, поиска и хранения данных. Речь идет обо всех видах оборудований, за счет которых деятельность управленца становится легче, удобнее и комфортнее.

Что входит в комплекс основных видов устройств?

Технология обработки информации может базироваться на основных средствах. Под ними следует понимать устройства, направленные на автоматизацию работы с данными. Для того чтобы можно было наладить контроль над определенными процессами, требуется обладать некоторыми данными управленческого характера. За счет них появится возможность охарактеризовать состояние, параметры технологических процессов, количественные и стоимостные показатели.

Основные системы обработки информации могут включать в себя:

1. Устройства, регистрирующие и осуществляющие сбор данных.
2. Оборудование, которое принимает и передает данные.
3. Средства, подготавливающие данные.
4. Устройства ввода, обработки и отображения данных.

Заключение

В данной статье была рассмотрена такая тема, как сбор и обработка информации. Было решено заострить внимание именно на работе с данными. Это достаточно актуальная и сложная задача, которая требует высокой надежности, точности и достоверности. Надеемся, что данный обзор помог разобраться, что же собой представляет процесс обработки информации.

Основные характеристики модулей ПК

Персональные компьютеры обычно состоят из следующих основных модулей:

1. системный блок
1. Блок питания
2. Материнская плата
3. Процессор
4. Память
2. устройства вывода информации (монитор)
3. устройства ввода информации (клавиатура, мышка)
4. средства хранения информации

Рассмотрим эти модули более подробно

Системный блок (корпус).

Корпус ПК защищает внутренние элементы ПК от внешнего воздействия.

Корпус включает в себя: Блок питания, кабели для подключения материнской платы, дополнительные вентиляторы.

Число отсеков имеет значение для расширяемости системы.

Типы корпусов.

Название	Габариты, высота / ширина / длинна (см)	Мощность б.п., Вт	Количество отсеков	Дополнительные характеристики
5,25	3,5
Slimline	7*35*45		1-2	1-2	Ограничены возможности расширения и модернизации
Desktop	20*45*45	200-250	2-3	1-2	Занимает много места
Mini Tower	45*20*45	200-250
Midi Tower	50*20*45	200-250			Наиболее распространен
Big Tower	63*20*45	250-350
File Server	73*35*55	350-400			Самый дорогой

Блок питания.

Блок питания вырабатывает различные напряжения для внутренних устройств и материнской платы. Срок работы блока питания составляет 4-7 лет, а продлить его можно более редким включением и выключением ПК.

Существует три форм-фактора (типа) блоков питания и соответственно материнских плат.

• AT – подключается в два разъема на материнской плате. Использовались в ПК старых типов. Включение и выключение питания в них производиться обычным сетевым выключателем, находящимся под напряжением сети.
• ATX – 1 разъем. Включаются по команде с мат. платы. БП АТХ работают по следующей схеме: при t 0 до 35 0 С вентилятор вращается с минимальной скоростью и его практически не слышно. Когда t 0 достигает 50 0 С, обороты вентилятора увеличиваются до максимальной величины и не снижаются до уменьшения температуры.

Материнские платы стандарта ATX, как правило, не совместимы с блоками питания стандарта AT.необходимо чтобы корпус и м. плата были одного типа.

• BTX – имеет 2 обязательных компонента:
• Модуль теплового баланса, направляющий свежий воздух непосредственно на процессорный радиатор.
• Поддерживающий модуль, на который устанавливается материнская плата. Поддерживающий модуль создан для компенсации ударов и толчков системы, уменьшения перегибов материнской платы. Благодаря ему удалось повысить максимально-допустимую массу процессорного радиатора с 450 до 900 граммов. К тому же существенно изменена конфигурация материнской платы и системного блока. Теперь самые горячие компоненты ПК располагаются на пути следования потоков воздуха, повышая КПД корпусных кулеров.

«-» несовместимость с ATX, несмотря на механическую и электрическую совместимость блоков питания (400 Вт, 120 мм вентилятор).

Чем грозит ПК недостаточная мощность БП.

В случае чрезмерной перегрузки БП сработает схема защиты, и БП просто не запуститься. В худшем случае, последствия могут быть самыми разными, например, весьма печальными для жестких дисков. Понижение напряжения питания HDD расценивается как сигнал к отключению и HDD начинает парковать считывающие головки. Когда уровень напряжения восстанавливается, диск снова включается и начинает раскручиваться.

Также могут происходить малопонятные сбои в работе программ. Некачественный БП при аварийной ситуации может вывести из строя мат. плату и видеокарту.

Материнская плата

@ Материнская (системная) плата является центральной частью любого компьютера, на которой размещаются в общем случае центральный процессор , сопроцессор , контроллеры , обеспечивающие связь центрального процессора с периферийными устройствами, оперативная память , кэш-память , элемент BIOS (базовой системы ввода/вывода), аккумуляторная батарея , кварцевый генератор тактовой частоты и слоты (разъемы) для подключения других устройств . Все эти модули соединены воедино с помощью системной шины, которая, как мы уже выяснили находится на материнской плате.

Общая производительность материнской платы определяется не только тактовой частотой , но и количеством (разрядностью) данных, обрабатываемых в единицу времени центральным процессором , а также разрядностью шины обмена данных между различными устройствами материнской платы.

Архитектура материнских плат постоянно совершенствуется: увеличивается их функциональная насыщенность, повышается производительность. Стало стандартом наличие на материнской плате таких встроенных устройств, как двухканальный E-IDE-контроллер HDD (жёстких дисков), контроллер FDD (гибких (floppy) дисков), усовершенствованного параллельного (LPT) и последовательного (COM) портов, а также последовательного инфракрасного порта.

@ Порт – многоразрядный вход или выход в устройстве.

COM1, COM2 -последовательные порты, которые передают электрические импульсы (информацию) последовательно один за другим (сканер, мышка). Аппаратно реализу­ются с помощью 25-контактного и 9-контактного разъемов, которые выведены на заднюю панель системного блока.

LPT - параллельный порт имеет более высокую скорость, так как передает одновременно 8 электрических импульсов (подключают принтер). Аппаратно реализуется в виде 25-контактного разъема на задней панели системного блока.

USB – (универсальная последовательная шина) обеспечивает высокоскоростное подключение к ПК сразу нескольких периферийных устройств (подключают флешки, веб-камеры, внешние модемы, HDD и др.). Данный порт является универсальным и способен заменить все остальные порты.

^ PS/2 – специальный порт для клавиатуры и мыши.

AGP – ускоренный графический порт для подключения монитора.

Быстродействие различных компонентов компьютера (процессора, оперативной памяти и контроллеров периферийных устройств) может существенно различаться.

^ Для согласования быстродействия на материнской плате устанавливаются специальные микросхемы (чипсеты), включающие в себя контроллер оперативной памяти (так называемый северный мост ) и контроллер периферийных устройств (южный мост ).

Северный мост обеспечивает обмен информацией между процессором и оперативной памятью по системной магистрали.

В процессоре используется внутреннее умножение частоты, поэтому частота процессора в несколько раз больше, чем частота системной шины. В современных компьютерах частота процессора может превышать частоту системной шины в 10 раз (например, частота процессора 1 ГГц, а частота шины - 100 МГц).

Логическая схема материнской платы

К северному мосту подключается шина PCI (Peripherial Component Interconnect bus - шина взаимодействия периферийных устройств), которая обеспечивает обмен информацией с контроллерами периферийных устройств. (Частота контроллеров меньше частоты системной шины, например, если частота системной шины составляет 100 МГц, то частота шины PCI обычно в три раза меньше - 33 МГц.) Контроллеры Периферийных устройств (звуковая плата, сетевая плата, SCSI-контроллер, внутренний модем) устанавливаются в слоты расширения системной карты.

Для подключения видеоплаты используется специальная шина AGP (Accelerated Graphic Port - ускоренный графический порт), соединенная с северным мостом и имеющая частоту, в несколько раз большую, чем шина PCI.

Процессор

В общем случае@ подпроцессоромпонимают устройство производящее набор операций над данными, представленными в цифровой форме (двоичным кодом).

Применительно к вычислительной технике@ под процессором понимают центральное процессорное устройство (CPU), обладающее способностью выбирать, декодировать и выполнять команды, а также передавать и принимать информацию от других устройств.

Количество фирм, разрабатывающих и производящих процессоры для ПК, невелико. В настоящее время известны: Intel , Cyrix , AMD , NexGen , Texas Instrument .

Структура и функции процессора:

Структуру процессора можно представить следующей схемой:

1 ) УУ – управляет всем ходом вычислительного и логического процесса в компьютере. Это «мозг» компьютера, который контролирует все его действия. Функции УУ заключаются в том, чтобы прочитать очередную команду, распознать ее и далее подключить необходимые электронные цепи и устройства для ее выполнения.

2) АЛУ – производит непосредственную обработку данных в двоичном коде. АЛУ умеет выполнять только определенный набор простейших операций:

• Арифметические операции (+, -, *, /);
• Логические операции (сравнение, проверка условия);
• Операции пересылки (из одной области оперативной памяти в другую).

3) Тактовый генератор – задает ритм всем операциям в процессоре посылая один импульс через равные промежутки времени (такт). Он синхронизирует работу устройств ПК.

@Такт – это промежуток времени между началами подачи двух последовательных импульсов генератора тактовой частоты. ГТЧ синхронизирует работу узлов ПК.

^ 4) Сопроцессор – позволяет значительно ускорить работу компьютера с числами с плавающей точкой (речь идет о вещественных числах, например, 1,233*10 -5). При работе с текстами сопроцессор не используется.

5) Современный процессор имеет такое высокое быстродействие, что информация из ОЗУ не успевает своевременно доходить до него и процессор простаивает. Чтобы этого не происходило, в процессор встраивается специальная микросхема кэш памяти .

@ КЭШ-память – сверхбыстрая память предназначенная для хранения промежуточных результатов вычислений. Имеет объем 128-1024 Кб.

Кроме указанной элементной базы в процессоре содержатся специальные регистры, которые непосредственным образом принимают участие в обработке команд.

6) Регистры – процессорная память, или ряд специальных запоминающих ячеек.

Регистры выполняют две функции:

• кратковременное хранение числа или команды;
• выполнение над ними некоторых операций.

Важнейшими регистрами процессора являются:

1. счетчик команд - служит для автоматической выборки команд программы из последовательных ячеек памяти, в нем хранится адрес выполняемой команды;
2. регистр команд и состояний - служит для хранения кода команды.

Выполнение команды процессором разбивается на следующие этапы:

1. из ячейки памяти, адрес которой хранится в счетчике команд, в оперативную память выбирается команда, (при этом содержимое счётчика команд увеличивается);
2. из ОП команда передаётся в устройство управления (в регистр команд);
3. устройство управления расшифровывает адресное поле команды;
4. по сигналам устройства управления операнды выбираются из памяти в АЛУ (в регистры операндов);
5. УУ расшифровывает код операции и выдаёт сигнал АЛУ выполнить операцию, которая выполняется в сумматоре;
6. результат операции остаётся в процессоре, либо возвращается в ОЗУ.

Память

^ Классификация элементов памяти.

Файловая система

Порядок хранения файлов на диске определяется используемой файловой системой, под которой непосредственным образом подразумевается таблица размещения файлов, которая в 2-х экзэмплярах хранится в системной области диска.

На уровне физического диска под файлом подразумевается некоторая последовательность байт. Однако, поскольку минимальной единицей на диске является сектор то можно было бы под файлом понимать некую последовательность секторов. Но на самом деле файл это связанная последовательность кластеров.

@ Кластер – это совокупность нескольких смежных секторов диска (от 1 до нескольких десятков).

Традиционно принято считать, что кластер и сектор – это одно и тоже, но это разные вещи. Размер кластера может варьироваться в зависимости от емкости диска. Чем больше емкость диска, тем больше размер кластера. Размер кластера может варьироваться от 512 байт до 64 Кб.

^ Кластеры нужны для уменьшения объема таблицы размещения файлов.

Если каким либо образом разрушить таблицу размещения файлов, то, несмотря на то, что данные находятся на диске, они будут недоступны. В связи с этим на диске хранятся 2 такие таблицы.

Кластеры уменьшают размер таблицы. Но здесь появляется другая проблема. ^ Потерянное дисковое пространство.

При записи файла на диск будет занято всегда целое количество кластеров.

Например файл имеет размер 1792 байта, а размер кластера составляет 512 байт. Для того чтобы сохранить файл нам потребуется 2 полных сектора + 256 байт из третьего сектора. Таким образом в третьем секторе свободными останутся 256 байт. (1792 = 3 * 512 +256);(512*4 = 2048)

^ Оставшиеся байты в четвертом кластере не могут быть использованы . Считается что в среднем на каждый файл приходиться 0,5 кластера потерянного пространства, что приводит к потере до 15 % места на диске . То есть из 2 Гб занятого места – 300 Мб потеряно. По мере удаления файлов оно возвращается в строй.

Таблица размещения файлов впервые была использована в операционной системе MS-DOS и называлась она таблицей FAT (File Allocation Table – Таблица размещения файлов).

^ Различают несколько типов таблиц размещения файлов (FAT).

Общая структура FAT

						К

В начальном 34-м кластере хранится адрес 35-го кластера, в 35-м адрес 36-го, в 36-м адрес 53-го и т.д. В 55-м кластере хранится знак конца файла.

Файловая система NTFS.

За основу файловой системы NTFS была взята файловая система семейства операционных систем UNIX.

Здесь элемент файла состоит из двух частей: имя файла и индексный дескриптор.

Файл записывается на диске следующим образом:

Имеется 13 блоков, в которые могут быть записаны адреса блоков данных расположенных на диске, из них:

11 –указывает на блок косвенной адресации из 256 блоков данных. Используется в тех случаях, если для записи адресов блоков данных не хватило первых 10-ти блоков, т.е. файл имеет большой размер.

12 – указывает не блок двойной косвенной адресации (256*256), используется тогда, когда для записи адресов блоков данных не хватило предоставленного места.

13 – адрес блока тройной адресации (256*256*256).

Таким образом, максимальный размер файла может быть до 16 Гб .

Такой механизм дает колоссальную защищенность данных. Если в FAT можно просто испортить таблицы, то в NTFS придется долго блуждать между блоками.

NTFS может сместить, даже фрагментировать по диску, все свои служебные области, обойдя любые неисправности поверхности - кроме первых 16 элементов MFT. Вторая копия первых трех записей храниться точно по середине диска.

NTFS - отказоустойчивая система, которая вполне может привести себя в корректное состояние при практически любых реальных сбоях. Любая современная файловая система основана на таком понятии, как транзакция - действие, совершаемое целиком и корректно или не совершаемое вообще .

Пример 1: осуществляется запись данных на диск. Вдруг выясняется, что в то место, куда мы только что решили записать очередную порцию данных, писать не удалось - физическое повреждение поверхности. Поведение NTFS в этом случае довольно логично: транзакция записи откатывается целиком - система осознает, что запись не произведена. Место помечается как сбойное, а данные записываются в другое место - начинается новая транзакция.

Пример 2: более сложный случай - идет запись данных на диск. Вдруг отключается питание и система перезагружается. На какой фазе остановилась запись, где есть данные? На помощь приходит другой механизм системы - журнал транзакций, в котором помечается начало и окончание любой транзакции. Дело в том, что система, осознав свое желание писать на диск, пометила в метафайле это свое состояние. При перезагрузке это файл изучается на предмет наличия незавершенных транзакций, которые были прерваны аварией и результат которых непредсказуем - все эти транзакции отменяются: место, в которое осуществлялась запись, помечается снова как свободное, индексы и элементы MFT приводятся в с состояние, в котором они были до сбоя, и система в целом остается стабильна.

^ Важно понимать, однако, что система восстановления NTFS гарантирует корректность файловой системы ,а не ваших данных.

В NTFS каждый диск разбит на тома. В каждом томе содержится своя MFT (таблица файлов), которая может быть расположена в любой части диска в пределах тома.

Содержимое HDD

1. Магнитный диск представляет собой круглую пластину из алюминия (в редких случаях из специального стекла), поверхность которой обработана по высочайшему классу точности. Таких магнитных дисков может быть несколько от 1 до 4. Чтобы придать пластинам магнитные свойства, их поверхность покрывают сплавом на основе хрома, кобальта или ферромагнетика. Такое покрытие имеет высокую твердость . Каждая сторона диска имеет свой номер.

^ 2. Для вращения дисков применяется специальный электродвигатель , в конструкцию которого входят специальные подшипники, которые могут быть как обычными шариковыми, так и жидкостными (вместо шариков в них используется специальное масло, поглощающее ударные нагрузки, что увеличивает долговечность двигателя). Жидкостные подшипники имеют более низкий уровень шума и почти не выделяют тепло во время работы.

Кроме того, некоторые современные винчестеры имеют двигатель, целиком погруженный в герметичный сосуд с маслом, что способствует эффективному отводу тепла от обмоток.

3. Каждому диску соответствует пара головок записи/чтения. Зазор между головками и поверхностью дисков составляет 0,1 мкм, что в 500 раз меньше толщины человеческого волоса. Магнитная головка представляет собой сложную конструкцию, состоящую из десятков деталей. (Эти детали настолько малы, что изготавливаются методом фотолитографии так же, как и современные микросхемы, т.е. выжигают лазером с высокой точностью) Рабочая поверхность керамического корпуса головки отполирована с такой же высокой точностью, как и диск.

4. Привод головок представляет собой плоскую катушку-соленоид из медной проволоки, помещенную между полюсами постоянного магнита и закрепленную на конце рычага, вращающегося на подшипнике. На другом его конце находится легкая стрелка с магнитными головками.

Катушка способна перемещаться в магнитном поле под действием проходящего через нее тока, перемещая одновременно все головки в радиальном направлении. Чтобы катушка с головками не болталась из стороны в сторону в нерабочем состоянии, имеется магнитный фиксатор, удерживающий головки выключенного винчестера на месте. В нерабочем состоянии накопителя головки находятся вблизи центра дисков, в "зоне парковки" и прижаты к сторонам пластин легкими пружинами. Это единственный момент, когда головки касаются поверхности диска. Но стоит дискам начать вращение - и поток воздуха приподнимает головки над их поверхностью, преодолевая усилие пружин. Головки "всплывают" и с этого момента находятся над диском, совершенно не касаясь его. Так как механический контакт головки с диском отсутствует, износа дисков и головок не происходит.

5. Также внутри гермоблока находится усилитель сигнала , помещенный поближе к головкам, чтобы уменьшить наводки от внешних помех. Он соединен с головками гибким ленточным кабелем. Таким же кабелем подводиться питание к подвижной катушке привода головок, а иногда и к двигателю. Через небольшой разъем все эти компоненты соединены с платой контроллера.

В процессе форматирования дисков может выясниться, что на поверхности пластин имеется один или несколько маленьких участков, чтение или запись в которые сопровождается ошибками (так называемые сбойные секторы, или бэд-блоки).

Сектора, чтение или запись в которые сопровождается ошибками называются@ сбойными секторами .

Однако из-за этого диск не выбрасывают и не считают его испорченным, а всего лишь помечают эти секторы особым образом, и они в дальнейшем игнорируются . Чтобы пользователь не видел этого безобразия, винчестер содержит некоторое количество запасных дорожек, которыми электроника накопителя "на лету" подменяет дефектные участки поверхности , делая их абсолютно прозрачными для операционной системы.

Кроме того, не вся область диска отведена для записи данных. Часть информационной поверхности используется накопителем для собственных нужд. Это область служебной, как ее еще иногда называют, инженерной информации.

Структура оптического диска

В соответствии с принятыми стандартами поверхность диска разделена на три области:

1. Входная директория - область в форме кольца, ближайшего к центу диска (ширина 4 мм). Считывание информации с диска начинается именно с входной директории, где содержится оглавление, адреса записей, число заголовков, объем диска, название диска;

2. Область данных ;

3. Выходная директория – имеет метку конца диска.

Типы оптических дисков:

1. CD-ROM . На диске CD-ROM промышленным способом записывается информация, и произвести ее повторную запись невозможно. Наибольшее распространение получили 5-дюймовые диски CD-ROM емкостью 670 Мбайт. По своим характеристикам они полностью идентичны обычным музыкальным компакт-дискам. Данные на диске записываются в виде спирали.
2. CD-R . Аббревиатурой CD-R (CD-Recordable) обозначена технология однократной оптической записи, которую можно использовать для архивирования данных, создания прототипов дисков для серийного производства и для мелкосерийного выпуска изданий на компакт-дисках, записи аудио и видео. Назначение устройства CD-R - запись данных на компакт-диски CD-R, которые потом можно читать на накопителях CD-ROM и CD-RW.
3. CD-RW . Старые данные могут быть стерты и вместо них могут быть записаны новые. Емкость носителя CD-RW составляют 650 Мбайт и равна емкости дисков CD-ROM и CD-R.
4. ^ DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW . Подобны рассмотренным ранее типам оптических дисков, но имеют большую емкость.
5. Разрабатывается HVD (Holografic Versatile Dosc) емкостью 1 Тб.

Технология DVD допускает 4 типа дисков:

• односторонний, однослойный – 4,7 Гбайт
• односторонний, двухслойный – 8,5 Гбайт
• двусторонний, однослойный – 9,4 Гбайт
• двусторонний, двухслойный – 17 Гбайт

В двухслойных дисках используется укрепляющий слой, на который стали записывать информацию. При считывании информации с первого слоя, расположенном в глубине диска, лазер проходит через прозрачную пленку второго слоя. При считывании информации со второго слоя контроллер привода подает сигнал фокусировки лазерного луча на втором слое и с него производится считывание. При всем при этом диаметр диска составляет 120 мм, а его толщина 1,2 мм.

Как уже упоминалось, например, двусторонний двухслойный диск DVD-диск может умещать до 17 Гбайт информации, это примерно 8 часов высококачественного видео, 26 часов музыки или что нагляднее всего – стопка бумаги исписанной с двух сторон высотой в 1.4 километра!

^ Форматы DVD

1. DVD-R. могут быть только однослойными, но возможно создание двухсторонних дисков. Принцип по которому производится запись DVD-R точно такой же, как и у CD-R. Отражающий слой меняет свои характеристики, под воздействием луча лазера повышенной мощности. DVD-R не несёт в себе ничего нового, технически это тот же CD-R, только рассчитанный на более тонкие дорожки. При создании DVD-R самое пристальное внимание уделено совместимости с существующими DVD-ROM приводами. Длина записывающего лазера 635 Нм + защита записываемых дисков от копирования.
2. DVD+R . Принципы, на которых построен DVD+R идентичны тому, что используется в DVD-R. Разница между ними в формате записи, который используется. Так, например, DVD+R диски поддерживают запись в несколько приёмов. Длина записывающего лазера 650 Нм + более высоко отражающая поверхность.

^ Существует два основных класса компакт-дисков: CD и DVD.

ZIP накопители.

Магнито-оптические диски.

Изготавливаются из алюминевого сплава и заключаются в пластиковую оболочку. Емкость 25-50 Гб.

Чтение осуществляется оптическим методом, а запись магнитными средствами, как на дискеты.

Технология записи данных следующая: лазерный луч нагревает точку на диске, а электромагнит изменяет магнитную ориентацию этой точки в зависимости от того, что необходимо записать: 0 или 1.

Считывание производится лазерным лучом меньшей мощности, который отражаясь от этой точки, меняет свою полярность.

Внешне магнитооптический носитель похож на 3,5 дискету, только чуть более толстую.

Flash-накопители

Эта технология довольно нова и поэтому к дешевым решениям не принадлежит, однако есть все предпосылки к снижению себестоимости устройств этого класса,

Основой любого флэш-накопителя является энергонезависимая память. В устройстве нет каких-либо движущихся частей, и оно не восприимчиво к вибрациям и механическим встряскам. Flash не является по сути своей магнитным носителем и на него не влияют магнитные поля. А потребление энергии происходит только во время операций запись/чтение, причем вполне достаточно питания от USB.

^ Емкость флеш-накопителей варьируется приблизительно от 256 Мб до нескольких Гб (4-5 Гб).

Кроме того, что флеш-накопитель может использоваться для записи, надежного хранения и переноса информации его можно разбивать на логические диски и устанавливать его загрузочным диском.

Достоинства

• компактный размер;
• отсутствие необходимости во внешнем питании;
• вполне приемлемую скорость работы.

Технические средства обработки информации

Комплекс технических средств обработки информации - это совокупность автономных устройств для сбора, накопления, передачи, обработки и представления информации, а также средств оргтехники, уп­равления, ремонтно-профилактических и других. К комплексу техни­ческих средств предъявляется ряд требований:

Обеспечение решения задач с минимальными затратами, необ­ходимой точности и достоверности;

Возможность технической совместимости устройств, их агре­гативность;

Обеспечение высокой надежности;

Минимальные затраты на приобретения.

Отечественной и зарубежной промышленностью выпускается широ­кая номенклатура технических средств обработки информации, разли­чающихся элементной базой, конструктивным исполнением, использо­ванием различных носителей информации, эксплуатационными характе­ристиками.

Технические средства обработки информации делятся на две большие группы. Это основные и вспомогательные средства обработки (рис.12).Вспомогательные средства информатизации - это оборудование, обеспечивающее работоспособность основных средств, a также оборудование, облег­чающее и делающее управленческий труд комфортнее. К вспомогатель­ным средствам обработки информации относятся средства оргтехники и ремонтно-профилактические средства. Оргтехника представлена весьма широкой номенклатурой средств, от канцелярских товаров, до средств доставления, размножения, храпения, поиска и уничтожения основных данных, средств административно-производственной связи и так далее, что делает работу управленца удобной и комфортной.

Рис. 12. Классификация технических средств обработки информации

Основные средства информатизации - это орудия труда по автоматизированной обработке информации. Известно, что для управления теми или иными процессами необходима определенная управленческая информация, ха­рактеризующая состояния и параметры технологических процессов, количественные, стоимостные и трудовые показатели производства, снабжения, сбыта, финансовой деятельности. К основным средствам технической обработки относятся: средства регистрации и сбора ин­формации, средства приема и передачи данных, средства подготовки данных, средства ввода, средства обработки информации и средства отображения информации.

Получение первичной информации и регистрация является одним из трудоемких процессов. Поэтому широко применяются устройства для механизированного и автоматизированного измерения, сбора и регистрации данных. Номенклатура этих средств весьма обширна. К ним относят: электронные весы, разнообразные счетчики, табло, расходомеры, кассовые аппараты, машинки для счета банкнот, банко­маты и многое другое. А также различные регистраторы производс­тва, предназначенные для оформления и фиксации сведений о хозяйс­твенных операциях на машинных носителях.

Средства приема и передачи информации. Под передачей инфор­мации понимается процесс пересылки данных (сообщений) от одного устройства к другому.

Средства подготовки данных представлены устройствами подго­товки информации на машинных носителях, устройствами для передачи информации документов на носители.

Средства ввода служат для восприятия данных машинных носите­лей и ввода информации в компьютерные системы.

Средства обработки информации играют важнейшую роль в комп­лексе технических средств обработки информации. К средствам обра­ботки можно отнести компьютеры, которые в свою очередь разделим на четыре класса: микро-ЭВМ, малые (мини) ЭВМ, большие и су­пер-ЭВМ.

Микро-ЭВМ бывают двух видов: универсальные и специализиро­ванные. И универсальные и специализированные могут быть как мно­гопользовательскими - мощные ЭВМ, оборудованные несколькими тер­миналами и функционирующие в режиме разделения времени (серверы), так и однопользовательскими (рабочие станции), которые специали­зируются на выполнении одного вида работ.

Малые ЭВМ - работают в режиме разделения времени и в много­задачном режиме, отличаются надежностью и простотой в эксплуата­ции.

Большие ЭВМ (мейнфермы) характеризуются большим объемом па­мяти, высокой отказоустойчивостью и производительностью, а также высокой надежностью и защитой данных; возможностью подключения большого числа пользователей.

Супер-ЭВМ - это мощные многопроцессорные ЭВМ с быстродейс­твием 40 млрд. операций в секунду.

Сервер - компьютер, выделенный для обработки запросов от всех станций сети и представляющий этим станциям доступ к систем­ным ресурсам и распределяющий эти ресурсы. Универсальный сервер называется - сервер-приложение. Мощные серверы можно отнести к малым и большим ЭВМ.

Средства отображения информации используют для вывода ре­зультатов вычисления, справочных данных и программ на машинные носители, печать, экран. К устройствам вывода можно отнести мо­ниторы, принтеры и плоттеры. Монитор - это устройство, предназначенное для отображения информации, вводимой пользователем с клавиатуры или выводимой компьютером. Принтер - это устройство вывода на бумажный носитель тексто­вой и графической информации. Плоттер - это устройство вывода чертежей и схем больших фор­матов на бумагу.

Офисная техника - неотъемлемая часть технического оборудова­ния любого офиса. Офисная организационная техника (оргтехника) - технические средства, применяемые для механизации и автоматизации управленческих и инженерно-технических работ. Недостаточное применение средств оргтехники приводит к снижению производительности труда и эффективности ра­боты управленческого и технического персонала. Под оргтехникой понимают технические средства, используемые в делопроизводстве для создания информационных бумажных докумен­тов, их копирования, размножения, обработки, хранения, транспор­тирования и средства административно-управленческой связи.

Средства составления и изготовления документов. К ним относятся пишущие машинки, организационные автоматы. Пишущие машинки недавно еще незаменимый вид оборудова­ния все более вытесняется персональными компьютерами, оснащенными принтерами. Механические пишущие машинки самые простые и дешевые, но и самые неудобные в работе. Электрические пишущие машинки требуют от машинистки мини­мальных усилий при нажатии клавиш и в тоже время обеспечивают большое количество копий - до 12. Электронные пишущие машинки, обладая всеми достоинствами электрических, имеют еще и память, что приближает их по эффектив­ности к организационным автоматам. Память электронных пишущих ма­шинок может быть как внутренняя (электронная, магнитная), так и внешняя (магнитные карты, ленты, дискеты). В этой памяти хранится разнообразная информация: стандартные тексты, шаблоны, адреса форматные документы. Печатаемая информация также может записы­ваться в память для дальнейшего анализа и использования. Естест­венно, извлекаемую из памяти информацию можно непосредственно при печати редактировать, менять адреса, фамилии и любые другие фраг­менты текстов. Электронные пишущие машинки могут иметь дисплей для предварительного вывода на экран и редактирования печатаемой информации, могут быть подключены к компьютеру для ввода-вывода необходимой информации и редактирования текстов с помощью более современных компьютерных редакторов. Канцелярские пишущие машинки настольные и труднопереносимые, среди них есть и механические, электрические и электронные. Портативные или дорожные пишущие машинки чаще всего бывают механическими. К специализированным пишущим машинкам, в зависимости от наз­начения, относятся пишущие машинки с шрифтом для слепых, набор­но-пишущие машины и автоматы для подготовки форм для последующего тиражирования, стенографические машины и приставки для формирова­ния стенографических отчетов о совещаниях, плоскопечатающие пишу­щие машинки для впечатывания текстов в паспортах и бланках и на­несения надписей на чертежи.

Организационные автоматы - э то зарегистрированный комплекс электромеханических и электронных устройств, предназначенных дня автоматизации процесса составления, редактирования и изготовления текстовых и табличных документов. Оргавтоматы включают в себя быстродействующие печатающие устройства, различные запоминающие устройства, микропроцессоры и иные устройства управления, дисп­леи. Функциональные возможности оргавтоматов шире, нежели у электронных пишущих машинок. Следует особо отметить целесообразность применения диктофонной техники в качестве промежуточного звена регистрации информации при создании машинописных документов. Ста­тистика показывает, что затраты труда на составление документа с промежуточной задиктовкой текста на диктофон и последующей пе­чатью с диктофона в 2-3 раза меньше, чем при рукописной подготов­ке и последующей печати с черновика. При больших объемах регуляр­ных машинописных работ в организациях целесообразно создавать диктофонномашинописные бюро.

Транспортирование документов между служебными помещениями фирмы, банка, библиотеки или другой организации может осущест­вляться при помощи средств транспортирования документов (тележек, конвейеров, лифтов, пневмопочты). Лифтовые транспортеры (или подъемники) применяются для вер­тикального перемещения документов. По принципу действия они могут быть дискретными и непрерывными. Если лифты имеют непрерывное пе­ремещение, тогда на их платформах (поддонах) используются прог­раммируемые устройства автоматической выгрузки и захвата груза.

Пневматическая почта обеспечивает перемещение документов по пневмотрубопроводу с большой скоростью и на большие расстояния. Многие пневмопочты обеспечивают передачу грузов в разных направ­лениях с автоматической маршрутизацией по заданной программе.

Средства обработки документов предназначены для осуществления адресации, маркирования, брошюрования и осуществления других операций над документами. Адресовальные машины широко используются для впечатывания в документы локальных фрагментов текстов, чаще всего стандартных: адресов клиентов, заголовков счетов, заявлений, извещений платеж­ных документов. Адресовальная машина копирует на документы или на этикетки для последующей наклейки фрагмента текста, оперативно выбираемого из большого числа текстов, хранящихся либо в памяти машины, либо в виде печатных форм в картотеке штемпелей-шаблонов, часто вставленных для удобства ручного выбора в разноцветные стандартные рамки. В адресовальных машинах используются специаль­ные формы для плоской, а иногда и высокой печати. Тексты для рас­печатки могут быть также получены из компьютера.

Маркировальные машины (франкировальные машины) вместо марок на конвертах печатают почтовые штампы с указанием даты почтового отправления и суммы оплаты. При печатании на счетчике франкиро­вальной машины накапливаются суммы платежей, подлежащих исполне­нию. Такой почтовый штамп может содержать краткое рекламное объ­явление, наименование организации, ее адрес, телефон.

Штемпелевальные устройства (нумераторы) служат для печатания на документах коротких цифровых сообщений: номеров, индексов, да­ты.

Ламинаторы - машины для защиты документов от влаги, пыли, масла и от небрежного хранения путем нанесения на поверхность до­кумента защитного покрытия. Документ вставляемся в машину, где он подвергается термообработке, в результате которой на документ на­носится с двух сторон защитная пленка, или на поверхность доку­мента просто приклеивается липкая прозрачная пленка. Ламинировать целесообразно ценные бумаги, объявления, обложки книг и отчетов, меню и многие другие документы.

Фальцевальные машины - устройства для выполнения различных видов фальцовки (сгибания) бумаг по заданному формату и аккурат­ного складывания их. Фальцевальные машины выполняют все стандарт­ные виды фальцевания одинарного, типа письма, зигзаг и др.

Брошюровальные машины устройства для автоматической фальцовки и скрепления брошюр с помощью металлических скрепок. Выпускается и более простые ручные и электрифицированные сшиватели бумаг.

Листоподборочные машины (коллаторы) автоматы для подборки (сортировки) отпечатанных листов в блоки, например для последующего изготовления книг, брошюр.

Средства копирования и размножения документов предназначены для осуществления операций копирования и размножения документов (статей, объ­явлений, рекламных проспектов) весьма распространены в деловом бизнесе и других областях трудовой и общественной деятельности. Для целей копирования и размножения документов используются спе­циальные технические средства. Дня получения небольшого количест­ва копий (до 25 экз.) целесообразно пользоваться средствами копи­рования документации (репрографии), при большом тиражировании (более 25 экз.) - средствами размножения документов (оперативной или малой полиграфии). Электрографическое копирование (электрофотографическое, ксерографическое) является в настоя­щее время наиболее распространенным способом копирования. Более 70% мирового парка копировального оборудования составляют элект­рографические копировальные аппараты, посредством которых изго­тавливается свыше 50% всех копий, получаемых в мире.

Термографическое копирование. Это самый оперативный способ копирования (десятки метров в минуту), позволяющий получать копию на специальной достаточно дорогой термореактивной бумаге или на обычной бумаге, но через термокопировальную бумагу. Фотографическое копирование. Этот способ копирования - самый давний. Он обеспечивает самое высокое качество, но требует доро­гих расходных материалов и длительного процесса. Электронно-графическое копирование. Оно основано на оптичес­ком считывании документов (фотодиоды преобразуют проектируемое на них изображение документа в электрические сигналы) и электроиск­ровой регистрации информации на специальный носитель копии. Копии чаще всего получат на электрофотопленке и на термореактивной бу­маге. Копии на электрофотопленке служат основой для последующего тиражирования документов средствами трафаретной печати, и в ас­пекте подготовки высококачественных трафаретных печатных форм электронно-графическое копирование весьма эффективно и широко ис­пользуется. Диазографическое светокопиро­вание - диазография, синькография. Применяется преимущественно для копирования большеформатной чертежно-технической документа­ции. Оригинал должен быть выполнен на светопроницаемой бумаге, кальке. Процесс заключается в экспонировании оригинала контактным способом на светочувствительную диазобумагу и отбеливании бумаги ярким светом в местах, где нет изображения.

К средствам оперативной полиграфии относятся гектографическая, офсетная, трафаретная печати. Гектографическая печать. Принцип ее основан на изготовлении печатной формы с большим запасом краски, которая постепенно раст­воряется спиртом (отсюда распространенное ее название - спиртовая печать) и расходуется, переносясь на копии. В основе офсетной печати лежит принцип не­совместимости масла и воды. Печать выполняется с плоской поверх­ности (формы), обработанной таким образом, чтобы участки, соот­ветствующие наносимому изображению, удерживали краску на масляной основе и отталкивали воду, а остальная поверхность удерживала во­ду и отталкивала краску. Печатная форма изготавливается на мелованной бумаге путем переноса на нее при помощи специальной копировальной бумаги зер­кального изображения документа. Печать выполняется на гектографах путем увлажнения бумаги спиртом и контактного переноса тонкого слоя краски с печатной формы на эту бумагу. С одной печатной фор­мы можно получить 100-200 оттисков. Гектографическая печать при­меняется при небольшом тиражировании 25-250 экземпляров. Печатная форма изготавливается на металлической (фольга) или гидрофильной бумажной пластине путем печатания на пишущей машинке (принтере) либо электрографическим или термографическим копирова­нием документа, но с обязательным использованием жирового краси­теля. При печати на ротапринтах на пластину накатывается краска, налипающая на жирные мета, а затем контактным способом через про­межуточное эластичное звено (офсетный барабан) краска переносится на бумагу для получения копии.

Трафаретная печать. Печатная форма - трафарет, изготавлива­ется на листе восковой, желатиновой или коллоидной бумаги либо на пленке путем пробивания в ней микроотверстий на специальных пишу­щих машинках или методом электроннографического копирования. Про­цесс печати заключается в продавливании краски через трафарет на машинах, называемых ротаторами.

Электронно-трафаретная печать. Особого внимания заслуживает, безусловно, самый эффективный и перспективный вариант оперативной полиграфии на ризографах, использующий последние достижения циф­ровой электроники и существенно улучшающий все характеристики трафаретной печати. Ризографы - сравнительно новый тип копиро­вально-множительной техники, они совмещают традиционную трафарет­ную печать с современными цифровыми методами изготовления и обра­ботки электронных документов. Подключив ризограф к компьютеру че­рез параллельный порт, его можно использовать для оперативного создания, редактирования и размножения любых полиграфических из­даний.

Ризограф был изобретен и создан в 1980 году в Японии, а уже к началу 1995 года более 70% японских школ были оснащены ризогра­фами; в России первые ризографы появились в 1992 году, в 1995 го­ду их количество у нас превысило 3000, а общие потребности рос­сийского рынка составляют, по оценке специалистов, 200 тыс.шт. При подготовке матрицы тиражируемый оригинал документа поме­щают на встроенный сканер. Сканер считывает информацию, кодирует ее и создает соответствующий цифровой файл. После обработки спе­циальной многослойной мастер-пленки термоголовкой, управляемой SIMM цифровым файлом, создается рабочая матрица, содержащая копи­руемое изображение или текст в виде микроотверстий во внешнем слое пленки. Затем рабочая матрица пропитывается специальным красителем, поглощаемым внутренним слоем пленки, и используется как трафарет для тиражирования документа. С одной рабочей матрицы можно получить не менее 4000 оттисков хорошего качества. Все наз­ванные процедуры выполняются автоматически. Ризографы выпускаются в двух конфигурациях: роликовой и планшетной. Планшетные ризографы позволяют копировать как цветовые, так и сброшюрованные материалы. Но они обычно без автоматической по­дачи оригинала. Ризографы снабжаются дизайнерским планшетом для оформительских работ. С помощью этого планшета без ножниц и клея можно макетировать оригинал и оформить копии лучше, чем оригинал. В оригинале, помещенном на планшет, можно специальным карандашом отметить поля, подлежащие изменению, и для каждого поля указать вид обработки.

Система управления электронными документами - это набор уст­ройств и программ, позволяющих эффективно организовывать процеду­ры создания, хранения, манипулирования и пересылки электронных документов. Создание простых текстовых документов может выполняться на пишущих машинках различного вида с последующим вводом текста с бумажного документа в персональных компьютер с помощью сканера. Но, безусловно, эффективнее даже простые документы создавать непосредственно на персональных компьютерах с использованием широкого арсенала программных средств, обеспечивающих удобный и высоко-эффективный сервис. Тем более этот сервис важен при создании сложных высокохудожественных документов, предназначенных для последующего тиражирования. Сос­тавление таких сложных документов требует исполнения процедур на­бора текста, редактирования, корректуры, подготовки иллюстраций, макетирования и версией страниц, печати.

Часто непосредственными источниками материалов для докумен­тов служат системы сканирования изображений, факсы, электронная почта, электронные таблицы, графики, чертежи. Все процедуры создания документа можно эффективно выполнить на персональном компьютере, оснащенном сканером и набором проб­лемно-ориентированных прикладных программных продуктов, в первую очередь программ текстового редактирования или настольной изда­тельской системы. Сканер может использоваться для ввода в доку­мент отдельно подготовленных фрагментов, рисунков, фотографий, схем, печатей, подписей.

Система хранения электрон­ных документов должна обеспечить эффективное хранение и актуали­зацию документов во внешней памяти ЭВМ, а также их эффективный поиск и конфиденциальный доступ к ним. Хранилищем специальным об­разом организованной информации, в том числе и электронных доку­ментов во внешней памяти ЭВМ, являются базы данных. Манипулирование электронными документами. Основными функция­ми этой подсистемы являются: организация работы с электронными документами, контроль исполнения документов, их электронное расп­ространение, распечатка и тиражирование.

Системы административно-управленческой связи . Компьютер из мощного вычислителя превращается в мощное средство управления электронными документами и в мощное коммуни­кационное средство. Действительно, по разнообразным информационно-вычислительным сетям можно отравлять и получать сообщения в самые отдаленные пункты всего мира, обмениваться данными и программами с сотнями и тысячами абонентов, получать любую справочную информацию из сис­тем оперативных услуг. Компьютер может быть подключен к абонентской телефонной сети и получить доступ к другим абонентам этой сети, к электронной почте, к телетайпам и телефаксам, работающим с этой сетью.

Для подключения ко всем этим сетям необходим модем. Модем устанавливается в слот (разъем) материнской платы пер­сонального компьютера или автономно подключается к последователь­ному порту. Компьютерный модем часто имеет два внешних разъема: один используется для включения в телефонную сеть, второй - для подключения параллельно модему второго телефонного аппарата. Для компьютеров следует использовать высокоскоростные модемы (14400, 28800 и 33600 бод), ибо они, кроме всего прочего существенно э­кономят расходы на аренду каналов связи передача 1 Мбайта данных со скоростью 300 бод занимает около 3 часов, а со скоростью 28800 бод - менее 2 минут.

Компьютер с факс-модемом работает намного надежнее и устой­чивее телефакса, обеспечивает много дополнительных сервисные ус­луг: существенно более удобная и эффективная автоматизация подго­товки текстов факса с использованием всего арсенала компьютерных средств, интеграция с электронной почтой, телексом и базой данных компьютера, наличие больше объемной электронной справочной книги, содержащей самую разнообразную полезную информацию, разграничение прав доступа сотрудников и внешних абонентов к факсу, контроль прохождения корреспонденции, подробная статистика работы с фак­сом. В настоящий момент выпускаются клавиатуры компьютеров, с ко­торых можно непосредственно набирать номер телефона абонента, а также появились компьютеры, оборудованные видеокамерой и микрофо­ном, позволяющие не только обмениваться факсами с партнером, но и видеть его, и разговаривать с ним.

Вопросы для самопроверки

1. Опишите существующие подходы создания АИС и их сущность.

2. Определите понятие информационной модели и требования к ним.

3. Опишите сущность концептуального уровня проектирования АИС.

4. Опишите сущность логического уровня проектирования АИС.

5. Опишите сущность физического уровня проектирования АИС.

6. Опишите сущность принципов проектирования АИС экономико-математического характера.

7. Опишите сущность принципов проектирования АИС системного характера.

8. Опишите сущность принципов проектирования АИС организационно-технического характера.

9. Опишите сущность частных принципов проектирования АИС.

10. Опишите сущность декомпозиции и проблемы декомпозиции АИС.

11. Определите состав подсистем АИС, опишите цели и сущности задач.

12. Определите понятие интеграции АИС и опишите проблемы, связанные с созданием ИАИС.

13. Определите понятия комплексность и адаптивность АИС.

14. Определите понятия АРМ. Опишите их сущность на одном из примеров.

15. Принципы проектирования интерфейса для АРМ.

16. Опишите классификацию технических средств обработки информатизации.

Лекция № 3

Основные вопросы лекции:

1. Технические средства информатики.

2. Понятие о принципах работы ЭВМ.

3. Основные компоненты персонального компьютера.

Технические средства информатики

ЭВМ - основное техническое средство обработки информации, классифицируемое по ряду признаков, в частности: по назначению, принципу действия , способам организации вычислительного процесса, размерам и вычислительной мощности, функциональным возможностям, способности к параллельному выполнению программ и др.

По назначению ЭВМ можно разделить на три группы:

· универсальные (общего назначения) - предназначены для решения самых разных инженерно-технических задач: экономических, математических, информационных и других задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Характерными чертами этих ЭВМ являются высокая производительность, разнообразие форм обрабатываемых данных (двоичных, десятичных, символьных), разнообразие выполняемых операций (арифметических, логических, специальных), большая емкость оперативной памяти, развитая организация ввода-вывода информации;

· проблемно-ориентированные - предназначены для решение более узкого круга задач, связанных обычно с технологическими объектами, регистрацией, накоплением и обработкой небольших объемов данных (управляющие вычислительные комплексы);

· специализированные - для решения узкого круга задач, чтобы снизить сложность и стоимость этих ЭВМ, сохраняя высокую производительность и надежность работы (программируемые микропроцессоры специального назначения, контроллеры, выполняющие функции управления техническими устройствами).

По принципу действия (критерием деления вычислительных машин является форма представления информации, с которой они работают):

· аналоговые вычислительные машины (АВМ) - вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной форме, т.е. виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения); в этом случае величина напряжения является аналогом значения некоторой измеряемой переменной. Например, ввод числа 19.42 при масштабе 0.1 эквивалентен подаче на вход напряжения в 1.942 В;

· цифровые вычислительные машины (ЦВМ) - вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее в цифровой, форме - в виде нескольких различных напряжений, эквивалентных числу единиц в представляемом значении переменной;

· гибридные вычислительные машины (ГВМ) - вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме.

АВМ просты и удобны в эксплуатации; программирование задач для решения на них нетрудоемкое, скорость решения изменяется по желанию оператора (больше, чем у ЦВМ), но точность решения очень низкая (относительная погрешность 2-5 %). На АВМ решают математические задачи, содержащие дифференциальные уравнения, не содержащие сложной логики. ЦВМ получили наиболее широкое распространение, именно их подразумевают, когда говорят про ЭВМ. ГВМ целесообразно использовать для управления сложными быстродействующими техническими комплексами.

По поколениям можно выделить следующие группы:

1 поколение. В 1946г. была опубликована идея использования двоичной арифметики (Джон фон Нейман, А. Бернс) и принципа хранимой программы, активно использующиеся в ЭВМ 1 поколения. ЭВМ отличались большими габаритами, большим потреблением энергии, малым быстродействием, низкой надежностью, программированием в кодах. Задачи решались в основном вычислительного характера , содержащие сложные расчеты, необходимые для прогноза погоды, решения задач атомной энергетики, управления летательной техникой и других стратегических задач.

2 поколение. В 1948 г. Bell Telefon Laboratory объявила о создании первого транзистора. По сравнению с ЭВМ предыдущего поколения улучшились все технические характеристики. Для программирования используются алгоритмические языки, предприняты первые попытки автоматического программирования.

3-е поколение. Особенностью ЭВМ 3 поколения считается применение в их конструкции интегральных схем, а в управлении работой компьютера - операционных систем. Появились возможности мультипрограммирования, управления памятью, устройствами ввода-вывода. Восстановление после сбоев взяла на себя операционная система. С середины 60-х до середины 70-х годов важным видом информационных услуг стали базы данных, содержащие разные виды информации по всевозможным отраслям знаний. Впервые возникает информационная технология поддержки принятия решений. Это совсем новый способ взаимодействия человека и компьютера.

4-е поколение. Основные черты этого поколения ЭВМ - наличие запоминающих устройств, запуск ЭВМ с помощью системы самозагрузки из ПЗУ, разнообразие архитектур, мощные ОС, объединение ЭВМ в сети. Начиная с середины 70-х годов, с созданием национальных и глобальных сетей передачи данных ведущим видом информационных услуг стал диалоговый поиск информации в удаленных от пользователя базах данных.

5-е поколение. ЭВМ со многими десятками параллельно работающих процессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; ЭВМ на сверхсложных микропроцессорах с параллельной векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных команд программы.

6-е поколение. Оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой - с сетью из большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих структуру нейронных биологических систем.

Классификация ЭВМ по размерам и функциональным возможностям .

Большие ЭВМ. Исторически первыми появились большие ЭВМ, элементная база которых прошла путь от электронных ламп до интегральных схем со сверх высокой степенью интеграции. Однако их производительность оказалась недостаточной для моделирования экологических систем, задач генной инженерии, управления сложными оборонными комплексами и др.

Большие ЭВМ часто называют за рубежом MAINFRAME и слухи об их смерти сильно преувеличены.

Как правило, они имеют:

· производительность не менее 10 MIPS (миллионов операций с плавающей точкой в секунду)

· основную память от 64 до 10000 МВ

· внешнюю память не менее 50 ГВ

· многопользовательский режим работы

Основные направления использования - это решение научно-технических задач, работа с большими БД, управление вычислительными сетями и их ресурсами в качестве серверов.

Малые ЭВМ. Малые (мини) ЭВМ - надежные, недорогие и удобные в эксплуатации, обладают несколько более низкими, по сравнению с большими ЭВМ возможностями.

Супер-мини ЭВМ имеют:

· емкость основной памяти - 4-512 МВ

· емкость дисковой памяти - 2 - 100 ГВ

· число поддерживаемых пользователей - 16-512.

Мини-ЭВМ ориентированы на использование в качестве управляющих вычислительных комплексов, в системах несложного моделирования, в АСУП, для управления технологическими процессами.

СуперЭВМ. Это мощные многопроцессорные ЭВМ с быстродействием сотни миллионов - десятки миллиардов операций в секунду.

Достичь такую производительность на одном микропроцессоре по современным технологиям невозможно, в виду конечного значения скорости распространения электромагнитных волн (300000 км/сек), ибо время распространения сигнала на расстояние в несколько миллиметров становится соизмеримым со временем выполнения одной операции. Поэтому суперЭВМ создают в виде высокопараллельных многопроцессорных вычислительных систем.

В настоящее время в мире насчитывается несколько тысяч суперЭВМ, начиная от простеньких офисных Cray EL до мощных Cray 3, SX-X фирмы NEC, VP2000 фирмы Fujitsu (Япония), VPP 500 фирмы Siemens (Германия).

Микро ЭВМ или персональный компьютер. ПК должен иметь характеристики, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности:

· малую стоимость

· автономность эксплуатации

· гибкость архитектуры, дающую возможность адаптироваться в сфере образования, науки, управления, в быту;

· дружественность операционной системы;

· высокую надежность (более 5000 часов наработки на отказ).

Большинство из них имеют автономное питание от аккумуляторов, но могут подключаться к сети.

Специальные ЭВМ. Специальные ЭВМ ориентированы на решение специальных вычислительных задач или задач управления. В качестве специальной ЭВМ можно рассматривать также электронные микрокалькуляторы. Программа, которую выполняет процессор, находится в ПЗУ или в ОП, а т.к. машина решает, как правило, одну задачу, то меняются только данные. Это удобно (программу хранить в ПЗУ), в этом случае повышается надежность и быстродействие ЭВМ. Такой подход часто используется в бортовых ЭВМ, управлении режимом работы фотоаппарата, кинокамеры, в спортивных тренажерах.

Понятие о принципах работы ЭВМ

В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип. Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами.

Магистраль включает в себя три многоразрядные шины:

· шину данных,

· шину адреса

· и шину управления.

Шины представляют собой многопроводные линии.

Шина данных. По этой шине данные передаются между различными устройствами. Например, считанные из оперативной памяти данные могут быть переданы процессору для обработки, а затем полученные данные могут быть отправлены обратно в оперативную память для хранения. Таким образом, данные по шине данных могут передаваться от устройства к устройству в любом направлении.

Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, т.е. количеством двоичных разрядов, которые процессор обрабатывает за один такт. Разрядность процессоров постоянно увеличивалась по мере развития компьютерной техники.

Шина адреса. Выбор устройства или ячейки памяти, куда пересылаются или откуда считываются данные по шине данных, производит процессор. Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении от процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина). Разрядность шины адреса определяет адресное пространство процессора, т.е. количество ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса. Разрядность шины адреса постоянно увеличивалась и в современных персональных компьютерах составляет 32 бит.

Шина управления. По шине управления передаются сиг­налы, определяющие характер обмена информацией по ма­гистрали. Сигналы управления определяют какую операцию считывание или запись информации из памяти нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и т.д.

В основу построения подавляющего большинства компьюте­ров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученымДжоном фон Нейманом.

1. Принцип программного управления. Программа состоит из набора команд, выполняющихся процессором автоматически в определенной последовательности.Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды. А так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти. Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются командыусловного илибезусловного перехода, которые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды «стоп». Таким образом,процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.

2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти, поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти - число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.Это открывает целый ряд возможностей. Например,программа в процессе своего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать в самой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе организуется выполнение цик­лов и подпрограмм).Более того, команды одной программы могут быть получены как результаты исполнения другой программы. На этом принципе основаныметоды трансляции - перевода текста программы с языка программирования высокого уровня на язык конкретной машины.

3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек. Процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен. Компьютеры, построенные на перечисленных принципах, относятся к типуфон-неймановских. Но существуют компьютеры, принципиально отличающиеся от фон-неймановских. Для них, например, может не выполняться принцип программного управления, т. е. они могут работать без счетчика команд, указывающего текущую выполняемую команду программы. Для обращения к какой-либо переменной, хранящейся в памяти, этим компьютерам необязательно давать ей имя. Такие компьютеры называются не фон-неймановскими.

Основные компоненты персонального компьютера

Компьютер имеет модульную структуру, которая включает:

Системный блок

Металлический корпус с блоком питания. В настоящее время системные блоки выпускают стандарта ATX, размером 21x42x40см, блок питания - 230Вт, рабочее напряжение 210-240В, отсеки 3x5.25"" и 2x3.5"", автоматическое выключение по завершению работы. В корпусе также располагается динамик.

1.1. Системная (материнская) плата (motherboard), на которой располагаются различные устройства, входящие в системный блок. Конструкция материнской платы сделана по принципу модульного конструктора, что позволяет каждому пользователю достаточно легко заменять вышедшие из строя или устаревшие элементы системного блока. На системной плате крепятся:

а) Процессор (CPU - Central Processing Unit) - большая интегральная схема на кристалле. Выполняет логические и арифметические операции, осуществляет управление функционированием компьютера. Процессор характеризуется фирмой изготовителем и тактовой частотой . Наиболее известными изготовителями являются Intel и AMD. Процессоры имеют собственные имена Athlon, Pentium 4, Celeron и т.д. Тактовая частота определяет быстродействие процессора и измеряется в Герцах (1\с). Так, Pentium 4 2,2 ГГц, имеет тактовую 2200000000 Гц (выполняет более 2-х миллиардов операций в секунду). Еще одна характеристика процессора – это наличие кэш-памяти (cache) – еще более быстрая, чем RAM память, в которой хранятся наиболее часто используемые CPU данные. Кэш является буфером между процессором и ОЗУ. Кэш полностью прозрачен, не обнаруживается программно. Кэш снижает общее количество тактов ожидания процессора при обращении к ОЗУ.

б) Сопроцессор (FPU - Floating Point Unit). Встроен в CPU. Выполняет арифметические операции с плавающей запятой.

в) Контроллеры - микросхемы, отвечающие за работу различных устройств компьютера (клавиатуры, HDD, FDD, мыши и т.д.). Сюда же отнесем и микросхему ПЗУ (Постоянное Запоминающее Устройство) в которой хранится ROM-BIOS.

г) Слоты (шины) - разъемы (ISA, PCI, SCSI, AGP и т.д.) под различные устройства (оперативная память, видеокарта и т.п.).

Шина - собственно, набор проводов (линий), соединяющий различные компоненты компьютера для подвода к ним питания и обмена данными. Существующие шины: ISA (частота – 8МГц, количество разрядов – 16, скорость передачи данных – 16Мб/с),

д) Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, RAM - Random Access Memory (типы SIMM, DIMM (Dual Inline Memory Module), DRAM (Dynamic RAM), SDRAM (Synchronous DRAM), RDRAM)) - микросхемы, служащие для кратковременного запоминания промежуточных команд, значений вычислений, производимых CPU, а также других данных. Там же для повышения быстродействия хранятся исполняемые программы. ОЗУ - быстродействующая память со временем регенерации 7·10 -9 сек. Емкость до 1Гб. Питание 3.3В.

е) Видеокарта (видеоакселератор) - устройство, расширяющее возможности и ускоряющее работу с графикой. Видеокарта имеет свою видеопамять (16, 32, 64, 128Мб) для хранения графической информации и графический процессор (GPU – Graphic Processor Unit), берущий на себя вычисления при работе с 3D графикой и видео. GPU работает на частоте 350МГц и содержит 60млн. транзисторов. Поддерживается разрешение 2048х1536 60Гц при 32 битном цвете. Производительность: 286 млн. пикселей/сек. Может иметь выход на TV и видеовход. Поддерживаются эффекты: прозрачность и просвечивание, затенение (получение реалистичного освещения), блики, цветовое освещение (источники света разных цветов), смазывание, объемность, затуманивание, отражение, отражение в кривом зеркале, дрожание поверхностей, искажение изображения, вызываемое водой и теплым воздухом, трансформация искажений по шумовым алгоритмам, имитация туч на небе и др.

ж) Звуковая карта - устройство, расширяющее звуковые возможности компьютера. Звуки генерируются с помощью записанных в память (32Мб) образцов звуков разных тембров. Одновременно воспроизводится до 1024 звуков. Поддерживаются различные эффекты. Могут иметь линейный вход/выход, выход на наушники, микрофонный вход, разъем для джойстика, вход для автоответчика, аналоговый и цифровой вход CD аудио.

з) Сетевая карта - устройство, отвечающее за подключение компьютера к сети для возможности обмена информацией.

Кроме материнской платы в системном блоке находятся:

1.2. Накопитель на жестком магнитном диске (винчестер, HDD - Hard Disk Drive) - герметично запаянный корпус с вращающимися магнитными дисками и магнитными головками. Служит для долговременного хранения информации в виде файлов (программы, тексты, графика, фотография, музыка, видео). Емкость - 75 Гб, размер буфера 1-2Мб, скорость передачи данных 66.6Мб/сек. Максимальная скорость вращения шпинделя - 10 000, 15000 об./мин. HDD фирмы IBM имеет емкость 120Гб, скорость вращения шпинделя 7200 об/мин.

1.3. Накопитель на гибком магнитном диске (дисковод, флоппи, FDD - Floppy Disk Drive) - устройство, служащее для записи/считывания информации с дискет, которые можно переносить с компьютера на компьютер. Емкость дискеты: 1.22Мб (размер 5.25"" (1""=2.54см)), 1.44Мб (размер 3.5""). 1.44Мб эквивалентно 620 страницам текста.

1.4. CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) - устройство, служащее только для считывания информации с CD. Двоичная информация с поверхности CD считывается лучом лазера. Емкость CD - 640Мб=74мин. музыки=150000стр. текста. Скорость вращения шпинделя 8560 об/мин., размер буфера 128Кб, максимальная скорость передачи данных 33.3Мб/сек. Скачки и срывы при воспроизведении видео являются причинами не заполнения или переполнения буфера, служащего для промежуточного хранения передаваемых данных. Имеются регулятор громкости и выход на наушники (для прослушивания музыкальных CD).

1.5. CD-R (Compact Disc Recorder) - устройство, служащее для считывания и однократной записи информации на CD. Запись основана на изменении отражающих свойств вещества подложки CD под действием луча лазера.

1.6. DVD-ROM диски (цифровые видео диски) имеют гораздо большую информационную емкость (до 17 Гбайт), т.к. информация может быть записана на двух сторонах, в два слоя на одной стороне, а сами дорожки имеют меньшую толщину.

Первое поколение DVD-ROM накопителей обеспечивало скорость считывания информации примерно 1,3 Мбайт/с. В настоящее время 5-скоростные DVD-ROM достигают скорости считывания до 6,8 Мбайт/с.

Существуют DVD-R диски (R - recordable, записываемый), которые имеют золотистый цвет. Специальные DVD-R дисководы обладают достаточно мощным лазером, который в процессе записи информации меняют отражающую способность участков поверхности записываемого диска. Информация на таких дисках может быть записана только один раз.

1.7. Существуют также CD-RW и DVD-RW диски (RW - Rewritable, перезаписываемый), которые имеют «платиновый» оттенок. Специальные CD-RW и DVD-RW дисководы в процессе записи информации также меняют отражающую способность отдельных участков поверхности дисков, однако информация на таких дисках может быть записана многократно. Перед перезаписью записанную информацию «стирают» путем нагревания участков поверхности диска с помощью лазера.

Состав ЭВМ кроме системного блока входят следующие устройства ввода-вывода информации.

2. Монитор (дисплей) - устройство вывода графической информации. Есть цифровые и жидкокристаллические. Размеры по диагонали - 14"", 15"", 17"", 19"", 21"", 24"". Размер пикселя - 0.2-0.3мм. Частота смены кадров - 77Гц при разрешении 1920x1200 пиксель, 85Гц при 1280x1024, 160Гц при 800x600. Количество цветов определяется количеством разрядов на один пиксель и может быть 256 (2 8 , где 8 - количество разрядов), 65536 (2 16 , режим High Color), 16 777 216 (2 24 , режим True Color, может быть и 2 32). Есть электронно-лучевые и LCD мониторы. Мониторы используют RGB систему образования цвета, т.е. цвет получается смешением 3-х основных цветов: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue).

3. Клавиатура (keyboard) - устройство ввода команд и символьной информации (108 клавиш). Подключается к последовательному интерфейсу (COM порт).

4. Манипулятор типа мышь (mouse) - устройство ввода команд. Стандартом является 3-х кнопочная мышь с колесом прокрутки (scrolling).

5. Печатающее устройство (принтер) - устройство для вывода информации на бумагу, пленку или другую поверхность. Подключается к параллельному интерфейсу (LPT порт). USB (Universal Serial Bus) – универсальная последовательная шина заменившая устаревшие COM и LPT порты.

а) Матричный . Изображение формируется иголками, пробивающими красящую ленту.

б) Струйный . Изображение формируется выбрасываемыми из сопел (до 256) микрокаплями краски. Скорость движения капель до 40м/с.

в) Лазерный . Изображение на бумагу переносится со специального барабана, наэлектризованного лазером, к которому притягиваются частички краски (тонера).

6. Сканер - устройство для ввода изображений в компьютер. Есть ручной, планшетный, барабанный.

7. Модем (МОдулятор-ДЕМодулятор) - устройство, позволяющее обмениваться информацией между компьютерами через аналоговые или цифровые каналы. Модемы отличаются друг от друга максимальной скоростью передачи данных (2400, 9600, 14400, 19200, 28800, 33600, 56000 бит в секунду), поддерживаемыми протоколами связи. Бывают модемы внутренние и внешние.