Р. Манекін
§ 1. Кілька корисних відомостей про персональні комп'ютери.
При складанні навчальних програм, при проведенні квантитативних досліджень фахівці-квантифікатори частіше за все орієнтуються на персональні комп'ютери (ПК). І це зрозуміло. ПК володіють багатьма важливими достоїнствами: високою надійністю, відносної невибагливістю до приміщення, невеликими габаритами, досить великою швидкодією [1], значною оперативною пам'яттю [2], обширною периферією [3], розвиненим програмним забезпеченням, щодо простою системою управління, тощо.
Давайте тепер ближче познайомимося з цією машиною.
Персональний комп'ютер являє собою цілу систему електричних (електронних) машин, що виконують самі різні функції. Прийнято розрізняти основні (внутрішні) і допоміжному (зовнішні) пристрої для ПК. Основні пристрої ПК забезпечують управління роботою комп'ютера: введення і висновок, зберігання інформації; допоміжні використовуються для розвитку можливостей ПК.
Типовий персональний комп'ютер має такі основні пристрої.
1. Процесор - машину, що виконує управління комп'ютером, що виробляє всі обчислення, інш.;
2. Монітор (дисплей) - апарат, призначений для зображення текстової чи графічної інформації;
3. Накопичувачі (дисководи на гнучких дисках) - пристрої, що використовуються для запису і читання інформації, що зберігається на гнучких дисках
4. Накопичувачі на жорсткому магнітному диску - (вінчестері) - пристрій, що використовується для запису читання інформації, що зберігається на жорсткому магнітному диску.
5. Клавіатуру - машину, яка використовується для введення інформації в персональний комп'ютер.
Розглянемо їх по черзі.
I. Найбільш важливим з усіх пристроїв комп'ютера є, мабуть, процесор. Без процесора - немає комп'ютера [4]. Процесор - це, по суті, електрична (електронна) лічильна машина, здатна до того ж перерозподіляти які у неї електричні сигнали між іншими пристроями ПК.
Процесор включає в себе наступні елементи:
- Основний мікропроцесор: велику електронну (інтегральну) схему, регулюючу рух електричних сигналів і здійснює, власне, управління пристроями комп'ютера, а також виконує всі обчислення;
Оперативну пам'ять: набір програм, виконуваних комп'ютером і використовуваних програмами даних [5];
електронні схеми (контролери): мікропроцесори, сінхронірующіе
роботу внутрішніх і зовнішніх пристроїв ПК;
- Порти вводу-виводу [6] - спеціальні пристрої, що забезпечують обмін даними між зовнішніми і внутрішніми пристроями ПК.
Основною характеристикою процесора є швидкодія, залежне від «Архітектури» його інтегральних схем.
II. Монітори - це спеціальні телевізори, «пристосовані» до співпраці з пристроями комп'ютера. Вони бувають двох видів - кольоровими і монохромними; і можуть працювати в двох режимах: текстовому і графічному.
У текстовому режимі екран монітора умовно розбивається на окремі ділянки - знакомecтa. У кожне знакомісце може бути виведений один з 256 заздалегідь заданих символів. У число цих символів входять великі і малі латинські букви (можуть також входити і букви кирилиці - російського алфавіту), а також різні символи, в т.ч. і символи, призначені для виведення на екран таблиць, діаграм, побудови рамок навколо ділянок екрана і т.д.
На кольорових моніторах кожному знакоместу може відповідати свій колір символу і паль колір фону. На монохромних моніторах для виділення окремих частин тексту і ділянок екрана використовується підвищена яскравість символів, підкреслення і інверсне зображення (темні символи на світлому тлі).
При роботі в графічному режимі екран монітора складається з точок, кожна з яких може бути темною або світлою (на монохромних моніторах) або містить один з декількох квітів (на кольорових моніторах).
III. Клавіатура персональних комп'ютерів (див. рис.3 наст.пособія) може мати різне розташування клавіш, різне їх кількість. Однак призначення однакових клавіш на різних комп'ютерах однаково. Написи на клавішах можуть бути зроблені як російською (у деяких вітчизняних комп'ютерів), так і на англійській мовах (у комп'ютерів зарубіжного виробництва). У персональних комп'ютерів вітчизняного виробництва, як правило, на клавіатурі є клавіші «РУС» і «ЛАТ», призначені для перемикання з російського шрифту на латинський і назад.
Розташування латинських букв на клавіатурі ПК зазвичай таке ж, як і на друкарських машинках з латинським шрифтом, а букв кирилиці - як на друкарських машинках з російським шрифтом.
Клавіша «Shift» служить для введення великих букв і символів, що розташовуються у верхньому регістрі клавіатури .*
Клавіша «Caps lock» призначена для фіксації режиму прописних букв.
Клавіша «Enter» (на деяких клавіатурах - Return або «СR») використовується для закінчення введення рядка.
Клавіша «Del (Delete» - видалення (служить для видалення символу, поміченого курсором).
Клавіша «Ins (Insert» - вставка (призначена для перемикання між режимами введення (виведення інформації з розсуненням символів (вставка) і введення із заміщенням раніше набраних символів (заміна).
Клавіша «Backspase» стрілка вліво над клавішею «Enter» видаляє символ, що знаходиться ліворуч від курсору,
Клавіші ← → ↑ ↓ «Home», «End», «PgUp», «PgDown» називають клавішами управління курсором. Натискання на ці клавіші пpиводит до переміщення курсору у відповідному напрямку або до «перегортання» зображеного на екрані тексту.
Клавіша «NumLock» - блокування цифр (включає і вимикає режим при натисканні клавіш, розташованих у правій частині клавіатури. Цей режим зручний для введення цифр.
Клавіша «Esc (Escape" - («Escape" - тікати, рятуватися), як правило, використовується для скасування будь-які дії, виходу з режиму програми, тощо.
У режимі «Caps lock» натискання клавіші «Shift» дає можливість введення малих літер. Іноді клавіша «Shift» використовується для переключення на російський алфавіт.
Функціональні клавіші F1 - F10 (на деяких клавіатурах-F1 - F12) призначені для спеціальних дій, їх функції визначаються виконуваної програмою.
Клавіші «Ctrl» і «Alt» призначені для зміни значень інших клавіш. Ці клавіші можуть використовуватися в комбінації з іншими, і виконується програма може реагувати на них особливим чином.
Комбінації клавіш «Shift» і «Printscr» забезпечують друк на принтері вмісту екрана.
Комбінації клавіш «Ctrl», «Alt» і «Del» (їх одночасне натискання) використовується при перезавантаженні операційних систем.
Далі. До числа допоміжних систем персональних комп'ютерів належать: принтери, плоттери, графобудівники, сканери, музичні приставки, мережеві адаптери, Модеми, «миша», ін
Принтери (або друкують устрою) призначені для виведення інформації на папір. Всі принтери можуть виводити текстову інформацію, багато хто з них «вміють» виводити також і графіку. Деякі Принтери здатні виводити кольорові зображення. Всього існує близько тисячі моделей принтерів.
Прийнято розрізняти чотири основних типи принтерів. А саме: матричні, струменеві, літерні та лазерні.
Друкуюча головка матричних (або точково-матричних) принтерів містить вертикальний ряд тонких металевих стрижнів (голок). Головка рухається уздовж друкованої рядки, і в потрібний момент стрижні вдаряють по паперу через фарбувальну стрічку.
У струминних принтерах формуються зображення мікрокраплі спеціального чорнила, видувають на папір за допомогою сопел.
Літерні (тобто літерні) принтери працюють за принципом електричної друкарської машинки.
У лазерних принтерах для друку використовується принцип ксерографії; зображення переноситься на папір зі спеціального барабана, до якого за допомогою електричного магнітного поля притягуються частинки фарби. Відмінність лазерних принтерів від звичайних ксерокопіювальних апаратів полягає в тому, що у перших друкуючий барабан електризується за допомогою променя лазера за командами, що транслюються через комп'ютер.
Плотері - це пристрої для виведення малюнків (інший графічної інформації) на папір.
Графобудівники виводять на папір креслення.
Музична приставка дає можливість виконувати «комп'ютерну музику». [7]
Сканери - це пристрої, призначені для оперативного введення в комп'ютер текстової та графічної інформації.
Звичайний сканер «зчитує» інформацію як зображення, як би «фотографує» текст. Інакше кажучи, сканер «сприймає» інтенсивність і відмінності квітів зображень на папері, перетворює їх у потік електричних сигналів і направляє накопичену інформацію в пам'ять ЕОМ.
Оптичні сканери (лазерні скануючі пристрої) «вміють» розпізнавати шрифти бука і вводити текстову інформацію в комп'ютер в її оригінальному вигляді [8].
Мережевий адаптер дає можливість підключати комп'ютер до інших ЕОМ.
Такі основні і допоміжні пристрої персональних комп'ютерів.
* * *
А тепер сідаєте за комп'ютер і випробуйте його можливості. Наприклад, набери ті на клавіатурі складену Вами програму (див. Гл.1) і роздрукуйте її текст на принтері. (Попросіть викладача допомогти Вам підготувати принтер і комп'ютер до цієї роботи).
Підказка: Якщо Ваш комп'ютер завантажений операційною системою MSDOS, спробуйте скористатися командним словом «print».
§ 2. Багатомашинні і мультипроцесорні комплекси. Локальні мережі.
Для збільшення швидкодії і обсягу пам'яті ЕОМ часто об'єднують в т.зв. обчислювальні системи. До складу обчислювальних систем можуть входити як кілька ЕОМ (в цьому випадку вони називаються «багатомашинних комплексами»), так і ЕОМ і кілька процесорів («мультипроцесорні комплекси»).
При створенні мультипроцесорних комплексів виникають т.зв. сверхоператівное запам'ятовуючі пристрої (суперОЗУ), а також масова (або віртуальна) пам'ять [9].
Багатомашинні комплекси створюються в наступних цілях:
-З метою формування «гарячого резерву» при вирішенні інтеллектуальноемкіх завдань; в еtom випадку об'єднують, як правило, ідентичні машини (однорідні багатомашинні комплекси), - для використання ЕОМ, що мають різні функції (наприклад, в інтегрованих системах управління складними об'єктами) - неоднорідні багатомашинні комплекси;
- Для одночасного застосування декількох пакетів прикладних програм (при проведенні інтеллектуальноемкіх досліджень).
У ході створення багатомашинних комплексів доводиться вирішувати дві основні задачі.
А саме: завдання з організації інформаційного обміну між ЕОМ, що входять в комплекс і завдання з організації управління комплексом.
Її не можна використовувати для передачі команд і даних безпосередньо у процессор.0днако спеціальні програми «вміють» зчитувати дані, що зберігаються в масовій пам'яті, і направляти їх у пам'ять конкретної ЕОМ. Застосування масової пам'яті дозволяє розширювати обсяг оперативної пам'яті, не роблячи цього явно.
Інформаційний обмін забезпечують т.зв. «Канали» [10], а також мережеві адаптери [11] ЕОМ.
Управління багатомашинних комплексами ЕОМ буває централізованим (тобто управління, здійснюване за допомогою спеціально виділеної машини-диспетчера) і децентралізованим (у цьому випадку всі машини комплексу рівні й можуть організувати спільну роботу під керуванням однієї з них).
Об'єднання ЕОМ у багатомашинні комплекси (комплексування) припускає, що об'єднуються машини перебувають на невеликому (до декількох сотень метрів) відстані один від одного. Комплекси ЕОМ, що знаходяться на більшій відстані називають мережами. Розрізняють локальні та глобальні мережі. Локальними називають мережі, що об'єднують ЕОМ (пристрої ЕОМ) які працюють у десятках кілометрів один від одного; глобальні мережі об'єднують машини, що знаходяться в різних містах, країнах і навіть континентах.
Найпростішим видом локальної мережі є термінальна мережа. Термінальна мережа складається з єдиного обчислювальне центру (ВЦ) та мережі віддалених терміналів.
ВЦ оснащуються, як правило, потужної ЕОМ (великим багатомашинних комплексом); як терміналів можуть використовуватися т.зв. Автоматизовані робочі місця або Абонентські пункти (друкуючі пристрої плюс периферійні процесори).
Ну, що ж ... Сказаного, здається, досить, щоб скласти собі загальне уявлення про види обчислювальних систем. Надалі ми ще повернемося до цієї теми. А зараз озирніться на свій комп'ютерний клас. Спробуйте визначити: чи є він обчислювальної системою? Якщо так, то якого саме виду?
[1] Особливо в мультипроцесорних комплексах.
[2] Особливо, коли інформація записується на диску СD-ROM.
[3] Тобто, власне, великою кількістю зовнішніх пристроїв ПК.
[4] Деякі «умільці» пристосовуються використовувати замість монітора - телевізори; замість клавіатури - електричні друкарські машинки, а запис інформації виробляти на магнітні стрічки через магнітофони.
[5] Обсяг оперативної пам'яті ПК, як правило, становить 640 Кілобайт (байт - одиниця інформації, еквівалентна восьми двійковим цифрам з 256 можливих); обсяг оперативної пам'яті в різних ПК різний.
[6] Розрізняють декілька видів портів введення-виведення. А саме: спеціалізовані (призначені для обміну даними між процесором, монітором та клавіатурою ПК) і порти загального призначення (вони забезпечують обмін даними між зовнішніми і внутрішніми пристроями ПК). Порти загального призначення бувають паралельними і асинхронними (послідовними). Паралельні порти виконують введення і виведення інформації швидше, ніж асинхронні, але вимагають і більшої кількості проводів для обміну даними.
[7] Правда, багато комп'ютерів, завдяки вбудованим синтезаторів, «здатні» самостійно «виконувати» музичні твори. Проте без музичної приставки комп'ютер може виводити в кожен момент звук тільки одного тону, що дає такі ж музичні можливості, як і гра на фортепіано одним пальцем.
[8] Використовуючи лазерні скануючі пристрої та технологію IKR-1 (Intelligent Charakter Recognition - інтелектуальне розпізнавання знаків) зарубіжні вчені «навчили» комп'ютер розпізнавати різні шифри, шифрограми (символічні написи). При цьому комп'ютер аналізує геометричні особливості знаків і зрівнює їх з наявними в його пам'яті еталонами. Детальніше про IKR-1 см.: Інформаційний бюлетень комісії щодо застосування математичних методів і ЕОМ в історичних дослідженнях при відділенні історії РАН., 1993, № 6.
[9] Масова пам'ять реалізується на магнітних дисках.
[10] «Каналами» (або, інакше: периферійними процесорами) називають спеціалізовані процесори, за допомогою яких здійснюється обмін даними між зовнішніми пристроями, що запам'ятовують і оперативною пам'яттю ЕОМ.
[11] За допомогою мережного адаптера можна звертатися до пам'яті інших ЕОМ, також як і до пам'яті власної машини.