Вычислительная техника - совокупность устройств, предназначенных для обработки данных.
Вычислительная система - конкретный набор взаимодействующих между собой устройств и программ.
Компьютер (от англ. "вычислитель", ЭВМ - электронно вычислительная машина) - комплекс технических средств, предназначенных для обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.
1 поколение машин: компьютеры на электронных вакуумных лампах
2 поколение машин: на транзисторах
3 поколение: на малых интегральных схемах ( скорость достигает до млн операций в сек)
4 поколение: на больших интегральных схемах
Классификация персональных компьютеров
1) настольные (десктоп)
2) портативные
Лаптоп - наколенник
Ноутбук - блокнот, записная книжка
Планшет - устройство, которое может быть помещено на 2 руки или на пол
Палмтоп - на ладони
Структура вычислительной машины на базе ЭВМ
1) центральный процессор - основной блок ЭВМ, в котором происходит обработка данных и вычисление результатов
2) системные программы - обеспечивают взаимодействие программ с оборудованием
3) программы прикладного программирования - обеспечивают работу пользовательского интерфейса вычислительной системы
ЭИОС - электронно информационная образовательная среда
Компьютерная сеть - механическое соединение между двумя и более компьютерами, позволяющее им разделять ресурсы
Классификация сети по масштабу
1) Локальная сеть представляет собой набор соединенных в сеть компьютеров, расположенных в пределах небольшого физического региона.
Носитель, среда передачи данных может включать в себя как кабельные, так и беспроводные технологии.
Кабель типа витая пара самое распространенное у нас.
Кабели бывают неэкранированные и экранированные.
Достоинства: простота установки, низкая стоимость.
Недостатки: большое затухание сигнала, т.е. соединение между компьютерами может быть не более 100 метров, чувствительность к помехам со стороны внешних электромагнитных источников, легкий несанкционированный доступ к сети.
2)Коаксиальный кабель - может передавать данные до 500 м
Достоинства: более защищен от воздействия электромагнитных излучений
Недостатки: сложность в инсталляции, более высокая стоимость
3)Оптоволоконный кабель
Достоинства: этот кабель не восприимчив к электромагнитному шуму, он состоит из центрального стеклянного проводника, окружен другим слоем стеклянного или пластикового покрытия, передача данных происходит на любое расстояние
Недостатки: сложность установки, т.е. согнуть кабель больше чем на 90 градусов нельзя, высокая стоимость
Беспроводные технологии
Тремя главными типами являются: радиосвязь, связь в микроволновом диапазоне и инфракрасная связь.
Радиосвязь - передача данных на радиочастотах и нет ограничений по дальности
Основные недостатки: высокая стоимость, крайне чувствительна к электронному и атмосферному влиянию, высокая степень несанкционированного доступа, поэтому требует шифрования и подлежит обязательной государственной регистрации.
Связь в микроволновом диапазоне - использует высокие частоты, высокое качество передачи данных.
Недостатки: передатчик и приемник должны быть в зоне прямой видимости
Инфракрасная связь - функционирует на высоких частотах, приближающихся к частотам видимого света, работает на близких расстояниях.
Недостатки: низкая помехозащищенность
Протоколы
Формализованные правила,определяющие последовательность информации общений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, на в разных узлах, называются протоколами.
Протокол - правила
Модель ISO/OSI
ISO - международная организация по стандартам
IEEE - международный институт электриков и электроников, именно они разработали OSI - модель взаимодействия открытых сетей.
1 уровень: физический - этот уровень имеет дело с передачей битов по физическим каналам, таким как оптоволоконный кабель, витая пара, коаксиальный кабель.
К этому уровню имеет непосредственное отношение такие параметры как полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление и др.
На этом уровне определяются характеристики электрических сигналов, такие как скорость передачи сигналов, типы кодирования, уровень напряжения, тока передаваемого сигнала.
На этом уровне стандартизируются типы разъемов.
2 уровень: канальный
Одной из основных задач является проверка доступности среды передачи. Другой задачей является реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок. Для этого на канальном уровне биты группируются в наборы, которые называются кадрами или фреймами.
Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра, помещая спец. последовательность бит в начало и конец каждого кадра, чтобы отметить его, а также вычисляет контрольную сумму, суммируя все байты кадра определенным способом и добавляет контрольную сумму к кадру.
Когда кадр приходит, получатель снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой из кадра. Соответственно, если они совпадают, кадр считается правильным и принимается. Если же нет, фиксируется ошибка. В протоколах канального уровня, используемых в сетях, заложена определенная структура связей между компьютерами и способами их адресации. Теоретически, канальный уровень обеспечивает доставку кадра между любыми двумя узлами сети. Практически, канальный уровень обеспечивает доставку кадра только в определенной топологии. Такие топологии - общие шина, кольцо, звезда.
3. Сетевой уровень – этот уровень служит для образования единой транспортной системы, объединяющий несколько сетей с различными принципами информации между конечными узлами. Сообщения сетевого уровня принято называть пакетами. При организации доставки пакетов на сетевом уровне используют понятие – номер сети. В этом случае адрес получения состоит из номера сети и номера компьютера в этой сети.
Для того, чтобы передать сообщение от отправителя, находящегося в одной сети, получателю, находящегося в другой сети, нужно совершить некоторое количество транзитных передач между сети, каждый раз выбирая подходящий и свободный маршрут.
Маршрут представляет собой последовательность маршрутизаторов, через которую проходит пакет.
Главной задачей сетевого уровня является выбор наилучшего пути и именно здесь появляется парадокс, что самый короткий путь не всегда является самым лучшим, часто критерием при выборе маршрута является время передачи данных по некому маршруту и зависит от пропускной способности канальцев связи и интенсивности трафика, которая может меняться с течением времени.
На сетевом уровне определяется 2 вида протокола:
первый относится к определенному правилу передачи пакетов с данными конечных узлов от узла к маршрутизатору и между маршрутизаторами. Именно эти протоколы имеют ввиду, когда говорят о протоколах сетевого уровня. К сетевому уровню относят и другие виды протоколов, которые называются протоколами обмена маршрутной информации. С помощью маршрутов собирают информацию о топологии межсетевых соединений. Протоколы сетевого уровня реализуется программными операционными системами, а также программными и аппаратными средствами маршрутизаторов.
Примером межсетевого взаимодействия является протокол TSP IP(или tcp ip).
4. Транспортный уровень. На пути от отправителя к получателю пакеты могут быть искажены или утеряны. Некоторые приложения имеют собственные средства обработки ошибок, но существуют и такие приложения, которые сразу гарантируют надёжное соединение (последние намного дороже).
Работа транспортного уровня заключается в том, чтобы обеспечить приложением или верхнем уровнем (прикладному и сеансовому) передачу данных с такой степенью точности и надёжности, которая требуется.
Модель OSI на транспортном уровне определяется 5 классов сервиса и 3 типа. Классы сервиса нумеруется от 0 до 4.
Нулевой класс – это класс передачи данных самый низкий, находящийся на уровне телефонного кабеля.
Четвёртый класс – самый высокий и качественный на уровне оптического волокна, остальные являются промежуточными и характеризуются физическими соединениями типа витая пара и коаксиальный кабель.
Третий тип сервиса – А, В и С.
Тип А – представляет собой соединение с приемлемым для пользователя количеством, необнаруживаемых ошибок и приемлемой частотой сообщений об обнаружении ошибок.
Тип В – соединение с приемлемым количеством необнаруживаемых ошибок, но неприемлемой частотой сообщений об обнаружении ошибок. Тип С - представляет собой соединение с неприемлемым для пользователя количеством, необнаруживаемых ошибок и приемлемой частотой сообщений об обнаружении ошибок.
5. Сеансовый уровень. Обеспечивает управление диалогом, чтобы фиксировать, какая из сторон является активной данный момент, а также предоставляет средства синхронизации. Эти средства позволяют вставлять данные контрольной точки, чтобы при сбое или отказе можно было вернуться к последней контрольной точке, а не начинать всё сначала.
6. Уровень представительства. Этот уровень обеспечивает гарантию того, что информация, передаваемая прикладным уровнем, будет понятна прикладным уровнем другой системы. Именно здесь происходит кодирование и декодирование, информирование и деформирование данных.
7. Прикладной уровень. Это набор разнообразных протоколов, с помощью которого пользователь сети получает доступ к различным ресурсам, таким как файлы, принтеры, гипертекстовые веб-страницы, а также организуют свою совместную работу с помощью протокола почты.
Единица данных, которыми оперирует протокол прикладного уровня, называется сообщением. Функции всех уровней моделей ost могут быть отнесены к одной из двух групп: либо к функциям, зависящим от конкретных реализаций сети, либо к функциям, ориентированных на работу с приложениями.
Третий нижний уровень физически канальный и сетевой является стетезависимым, то есть протоколы этих уровней тесно связаны с технической реализацией сети, с использованием телекоммуникационным оборудованием.
Третий верхний уровень сеансовый, представительный и прикладной ориентирован на приложения и мало зависит от технических способностей сети. На протоколы этих уровней не влияют никакие изменения внутренней сети, замена оборудования или переход на другую технику.
Транспортный уровень является промежуточным, он скрывает все детали функционирования от нижнего уровня до верхнего. Это позволяет разработать приложения, независящие от технических средств, непосредственно занимающие транспортные сообщения.
Функциональное соответствие видов телекоммуникационного оборудования уровня модели OSI.
Драйверы
Драйверы– оперативные системы, которые осуществляют трансляцию однотипных для всех устройств обращений к ним из процессов и других моделей операционной системы специфически для устройства, управляющее воздействия, и управляет выполнением этих воздействий, каждому типу устройств соответствует свой драйвер. Драйвер-устройство имеет два основных уровня. Первый (верхней уровень) принимает системные вызовы от процессов и формирует на основании каждого вызова запрос. Этот же уровень выстраивает запросы в очередь и формирует управляющее воздействие и передаёт их на устройства, обрабатывает прерывание от устройства и сообщает ядру.
операционной системы о наступлении событий, связанных с вводом, выводом.
Древовидная структура — это такая структура, при которой возможно соединение различных топологий (звезда, кольцо, шина).
В современных системах предпочтение отдается именно древовидной структуре подключения, в тоже время параллельно существует симметричная конфигурация (все устройства подключены ко всем компам, а компы ко всем каналам), так и несимметричные.
Логически драйверы являются частью операционной системы, но тем не менее фактически как определенные модули, т.к. каждый драйвер однозначно связан с устройством определенного типа , то и состав набора драйверов зависит конфигурации аппаратных средств. Кроме того драйвера обязательно должны быть обеспечены возможностью подключения к системе новых внешних устройств..
Драйверы некоторых устройств часто обеспечены дополнительными функциями помимо ввода и вывода информации.
Драйвер системных часов.
Вычислительная система имеет 1 или 2 таймера, обязательно является линейный таймер, генерирующий прерывание центрального процессора через определение фиксированных интервалов времени. Возможен также программируемы таймер, работающий независимо от линейного, который генерирует однократное прерывание через заданный интервал времени.
Драйвер линейного таймера осуществляет только отработку его прерываний и обычно может:
1. Модифицировать системные структуры данных службы времени и даты.
2. Увеличивает счетчик виртуального времени активного процесса.
Драйвер клавиатуры—предназначен для ввода символов с клавиатуры терминала и обеспечивает:
1. Чтение кода клавиш и перевод его в код символы
2. Запоминание кодов символов в своем буфере
3. Распознавание специальных клавиш и комбинаций, вызов специальных обработников.
4. Обработка специальных клавиш редактирование содержимого буфера.
Драйверы дисковых запоминающих устройств: Функцией такого драйвера является перевод виртуального адреса на диск в физические. Формирует для процесса виртуальный диск.
Программные оболочки
Для выполнения основных задач компьютерной обработки данных используются интегрированные пакеты офисного обслуживания. На сегодняшний одной из самых популярных из них—Microsoft office (содержит базовый набор средств для производства расчётов, анализов информации и публикации документов сети интернет.
Microsoft word—текстовый процессор, предназначенный для создания и редактирования текстовых документов.
Excel—табличный процессор предназначенный для обработки табличных данных и выполнения сложных вычислений. Элементарная составляющая Excel—ячейка. Все манипуляции происходят между ячейками, то есть сложение, вычитание, умножение, объединение и т.д., а уже в ячейках используется логич. и математический аппарат. Excel успешно решает сложные математические задачи, а также логические, используя особый синтаксис. Кроме этого, в нем строятся диаграммы различного рода.
Access СУБД—система управления базами данных, предназначенные для организации работы с большими объемами данных.
MSQL—система управления базами данных, адаптированная к интернету.
Power Point—система подготовки презентаций, предназначенная для подготовки и проведения презентаций.
Outlook—мессенджер с доступом к корпоративной информации.
Front page—система редактирования веб-узлов, предназначенная для создания и обновления веб-страницы веб-узлов.
Photo Draw—графический редактор, предназначенный для создания и редактирования рисунков и графиков.
Publisher—настольная издательская система, предназначенная для создания профессионально оформленных публикаций.
Internet explorer—браузер, предназначенный для сети интернет.
Кроме основных приложений Microsoft office содержит множество вспомогательных программ.
Microsoft Graf—предназначен для создания различных графиков и диаграмм на основе таблиц.
Microsoft EE—предназначен для создания и редактирования научных формул.
Microsoft office art—предназначен для графического редактирования, создания рисунков, геометрических фигур, схем.
Microsoft word art—предназначен для создания и красочного оформления заголовков и др. элементов текста.
Microsoft photo editor—предназначен для обработки и преобразований рисунков, фото и объектов.
Система программирования—система для разработки новых программ на конкретных языках составленные системами программирования.
1. Компилятор
2. Интегрированная среда разработки
3. Средство создания и редактирования текстовых программ