ТЕМА 4. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИКТ

 

1. Классификация компьютеров

2. Архитектура персонального компьютера

3. Офисная техника

 

1. Классификация компьютеров

 

Существуют несколько признаков классификации компьютеров.

I. Признак классификации компьютеров по назначению:

а) Универсальные ЭВМ предназначены для решения самых различных инженерно-технических задач: экономических, математических, информационных и других задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных.

б) Проблемно-ориентированные ЭВМ служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами; регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных; выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам; они обладают ограниченными по сравнению с универсальными ЭВМ аппаратными и программными ресурсами.

в) Специализированные ЭВМ используются для решения узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций.

 

II. Классификация        компьютеров      по      размерам       и       функциональным возможностям:

 

 

     

 

                                                      

 

                                           

 

Вычислительные машины делятся на СуперЭВМ, Большие ЭВМ, Малые ЭВМ, Микро ЭВМ.

Исторически первыми появились большие ЭВМ, элементная база которых прошла путь от электронных ламп до интегральных схем со сверхвысокой степенью интеграции.

Производительность больших ЭВМ оказалась недостаточной для ряда задач: прогнозирования метеообстановки, управления сложными оборонными комплексами, моделирования экологических систем и др. Это явилось предпосылкой для разработки и создания суперЭВМ, самых мощных вычислительных систем, интенсивно развивающихся и в настоящее время.

Появление в 70-х гг. малых ЭВМ обусловлено, с одной стороны, прогрессом в области электронной базы, а с другой – избыточностью ресурсов больших ЭВМ для ряда приложений. Малые ЭВМ используются чаще всего для управления технологическими процессами. Они более компактны и значительно дешевле больших ЭВМ.

Дальнейшие успехи в области элементной базы и архитектурных решений привели к возникновению супермини – ЭВМ – вычислительной машины, относящейся по архитектуре, размерам и стоимости к классу малых ЭВМ, но по производительности сравнимой с большой ЭВМ.

Изобретение в 1969 г. микропроцессора (МП) привело к появлению в 70-х гг. еще одного класса ЭВМ – микро ЭВМ. Именно наличие МП служило первоначально определяющим признаком микро ЭВМ. В настоящее время микропроцессоры используются во всех без исключения классах ЭВМ.

В свою очередь микро ЭВМ делятся на универсальные и специализированные.

К универсальным ЭВМ относятся:

а) Многопользовательские микро ЭВМ – это мощные микро ЭВМ, оборудованные несколькими видеотерминалами и функционирующие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать на них сразу нескольким пользователям.

б) Персональные компьютеры (ПК) – однопользовательские микро ЭВМ, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности применения.

К специализированным ЭВМ относятся:

а) Рабочие станции (work station) представляют собой однопользовательские мощные микроЭВМ, специализированные для выполнения определенного вида работ (графических, инженерных, издательских и др.).

б) Серверы (server) – многопользовательские мощные микроЭВМ в вычислительных сетях, выделенные для обработки запросов от всех станций сети.

III. Классификации     компьютеров   по    времени    созданию    и       используемой элементной базе:

1-е поколение, 50-е гг.: ЭВМ на электронных вакуумных лампах;

2-е поколение, 60-е гг.: ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах);

3-е поколение, 70-е гг.: ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни – тысячи транзисторов в одном корпусе);

Примечание. Интегральная схема – электронная схема специализированного назначения, выполненная в виде единого полупроводникового кристалла, объединяющего большое число диодов и транзисторов.

4-е поколение, 80-е гг.: ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных схемах

– микропроцессорах (десятки тысяч – миллионы транзисторов в одном кристалле);

5-е поколение, 90-е гг.: ЭВМ с многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; ЭВМ на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных команд программы;

6-е и последующие поколения: оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой – с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

 

2.  Архитектура персонального компьютера

 

 

 

                                            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Архитектура компьютера обычно определяется совокупностью ее свойств, существенных для пользователя. Основное внимание при этом уделяется структуре и функциональным возможностям машины, которые можно разделить на основные и дополнительные. Основные функции определяются назначением компьютеров: обработка и хранение информации, обмен информацией с внешними объектами. Дополнительные функции повышают эффективность выполнения основных функций: обеспечивают эффективные режимы ее работы, диалог с пользователем, высокую надежность и др. Названные функции ЭВМ реализуются с помощью ее компонентов: аппаратных и программных средств.

Структура компьютера – это некоторая модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов.

Рассмотрим состав и назначение основных блоков ПК. Схема персонального компьютера.

Микропроцессор (МП). Это центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.

В состав микропроцессора входят:

q  устройство управления (УУ) – формирует и подает во все машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций; формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки ЭВМ; опорную последовательность импульсов устройство управления получает от генератора тактовых импульсов;

q  арифметико-логическое устройство (АЛУ) – предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией (в некоторых моделях ПК для ускорения выполнения операций к АЛУ подключается дополнительные математический сопроцессор);

q  микропроцессорная память (МПП) – служит для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях. МПП строится на регистрах и используется для обеспечения высокого быстродействия машины, так как основная память (ОП) не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующих микропроцессора. Регистры это быстродействующие ячейки памяти различной длины (в отличие от ячеек ОП, имеющих стандартную длину 1 байт и более низкое быстродействие);

q  интерфейсная система микропроцессора – реализует сопряжение и связь с другими устройствами ПК; включает в себя внутренний интерфейс МП, буферные запоминающие регистры и схемы управления портами ввода- выводы (ПВВ) и системной шиной. Интерфейс (interfase) – совокупность средств сопряжения и связи устройств компьютера, обеспечивающая их эффективное взаимодействие. Порт ввода –вывода (I/O – Input Output port) - аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессору другое устройство ПК.

Генератор тактовых импульсов. Он генерирует последовательность электрических импульсов; частота генерируемых импульсов определяет тактовую частоту машины. Промежуток времени между соседними импульсами определяет время одного такта работы машины или просто такт работы машины. Частота генератора тактовых импульсов является одной из основных характеристик персонального компьютера и во многом определяет скорость его работы, ибо каждая операция в машине выполняется за определенное количество тактов.

Системная шина. Это основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой.

Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:

1)    между микропроцессором и основной памятью;

2)    между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств;

3)    между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти).

Все блоки, а точнее их ПВВ. Через соответствующие унифицированные разъемы (стыки) подключаются к шине единообразно: непосредственно или через контроллеры (адаптеры). Управление системной шиной осуществляется МП либо непосредственно, либо, что чаще всего, через дополнительную микросхему – контроллер шины, формирующий основные сигналы управления. Обмен информацией между внешними устройствами и системной шиной выполняется с использованием ASCII-кодов.

Основная память (ОП). Она предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающие устройство (ОЗУ).

ПЗУ служит для хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной информации, позволяет оперативно только считывать хранящуюся в нем информацию (изменить информацию в ПЗУ нельзя).

ОЗУ предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе, выполняемом ПК в текущий период времени. Главными достоинствами оперативной памяти являются ее высокое быстродействие. Недостатком ОЗУ является невозможность сохранения информации в ней после выключения питания машины (энергозависимость).

Внешняя память. Она относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения любой информации. Внешняя память содержит разнообразные виды запоминающих устройств, но наиболее распространенными, являются накопители на жестких (НЖМД) и флеш-картах. В качестве устройств внешней памяти используются также накопители на оптических дисках.

Источник питания. Это блок, содержащий системы автономного и сетевого энергопитания ПК.

Таймер. Это внутримашинные электронные часы, обеспечивающие при необходимости автоматический съем текущего момента времени (год, месяц, часы, минуты, секунды и доли секунд). Таймер подключается к автономному источнику питания – аккумулятору и при отключении машины от сети продолжает работать.

Внешние устройства обеспечивают взаимодействие компьютера с окружающей средой: пользователями, объектами управления и другими ЭВМ. По назначению можно выделить следующие виды ВУ:

-        внешние запоминающие устройства (ВЗУ) или внешняя память ПК;

-        диалоговые средства пользователя;

-        устройства ввода информации;

-        устройства вывода информации;

-        средства связи и телекоммуникации.

ВЗУ используется для долговременного хранения любой информации. В зависимости от типа носителя все ВЗУ можно классифицировать следующим образом:

 

 

 

 

 

 

Диалоговые средства пользователя включают в свой состав видеомониторы (дисплеи) и устройства речевого ввода-вывода информации. Видеомонитор (дисплей) – устройство для отображения вводимой и выводимой информации. Устройства речевого ввода-вывода относятся к быстроразвивающимся средствам мультимедиа. Устройства речевого ввода – это различные микрофонные акустические системы, «звуковые мыши», например, со сложным программным обеспечением, позволяющим распознавать произносимые человеком буквы и слова, идентифицировать их и кодировать. Устройства речевого вывода – это различные синтезаторы звука, выполняющие преобразование цифровых кодов в буквы и слова, воспроизводимые через громкоговорители (динамики) или звуковые колонки, присоединенные к компьютеру.

К устройствам ввода информации относятся:

-        клавиатура – устройство для ручного ввода числовой, текстовой и управляющей информации в ПК;

-        графические планшеты (диджитайзеры) – для ручного ввода графической информации, изображений путем перемещения по планшету специального указателя (пера); при перемещении пера автоматически выполняются считывание координат его местоположения и ввод этих координат в ПК;

-        сканеры (читающие автоматы) – для автоматического считывания с бумажных носителей и ввода в ПК машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей;

-        манипуляторы (устройства указания): джойстик – рычаг, мышь, трекбол – шар в оправе, световое перо и др. – для ввода графической информации на

экран     дисплея    путем    управления     движением    курсора    по    экрану с последующим кодированием координат курсора и вводом их в ПК;

-        сенсорные экраны – для ввода отдельных элементов изображения, программ или команд с полиэкрана дисплея в ПК.

К устройствам вывода информации относятся:

-        графопостроители (плоттеры) – для вывода графической информации (графиков, чертежей, рисунков) из ПУ на бумажный носитель; плоттеры бывают векторные с вычерчиванием изображения с помощью пера и растровые: термографические, электростатические, струйные и лазерные;

-        принтеры – печатающие устройства для регистрации информации на бумажный        носитель.

Устройства связи и телекоммуникации используются для связи с приборами и другими средствами автоматизации (согласователи интерфейсов, адаптеры, цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи и т.п.) и для подключения ПК к каналам связи, к другим компьютерам и вычислительным сетям (сетевые интерфейсные платы, «стыки», мультиплексоры передачи данных, модемы).

 

3. Офисная техника

 

Под офисной организационной техникой часто понимают технические средства, используемые в делопроизводстве для создания информационных бумажных документов, их копирования, размножения, обработки, хранения, транспортирования, и средства административно-управленческой связи.

Выделяют следующие основные классы:

1)    средства составления и изготовления документов;

2)    средства копирования и размножения документов;

3)    средства хранения и транспортировки документов;

4)    средства обработки документов;

5)    средства административно-управленческой связи.

1) Основными средствами составления и изготовления документов является:

а) организационные автоматы – это комплекс электромеханических и электронных устройств, предназначенных для автоматизации процесса составления, редактирования и изготовления текстовых и табличных документов. Они включают в себя быстродействующие печатающие устройства, различные запоминающие устройства, микропроцессоры и иные устройства управления, дисплеи и др;

б) диктофонная техника, применяемая в качестве промежуточного звена регистрации информации при составлении машинописных документов.

2)    Средствами копирования и размножения документов являются:

а) средства оперативной полиграфии, обеспечивающие быстрое получение качественной полиграфической продукции в значительных тиражах в условиях обычного учреждения. Существует много различных способов печати в полиграфии: высокая, глубокая, трафаретная, гектографическая, офсетная. Самый эффективный и перспективный вариант оперативной полиграфии – это ризографы, сравнительно новый тип копировально- множительной техники, совмещающий  традиционную  трафаретную печать с современными цифровыми методами изготовления и обработки электронных документов.

б) средства репрографии (копирования документов) используются для получения небольшого количества копий (до 25 экз.), копия непосредственно снимается с документа – оригинала. Наиболее распространенным является электрографическое копирование (ксерокс). Также существует термографическое, фотографическое, электронно-графическое и диазо- графическое копирование.

3)    К средствам хранения и транспортировки документов можно отнести:

а) средства хранения документов - это папки, альбомы, конверты, футляры, которые размещаются в картотеках, на полках, стеллажах, в шкафах, сейфах. Наибольший интерес представляют картотеки, содержащие большое количество документов стандартной формы, папок и т.п., объединенных общностью содержания и расположенных в систематизированном порядке.

б) средства транспортировки, служащие для перемещения документов между служебными помещениями организации с помощью конвейеров, лифтов, пневмопочты.

4) К основным средствам обработки документов можно отнести: адресовальные, маркировальные, штемпелевальные, листоподборочные, фальцевальные, брошюровальные, переплетные, листоукладочные и пачковязательные машины, а также машиныламинаторы, машины для уничтожения документов, бумагорезательное, конвертовскрывающее и конвертозаклеивающее оборудование.

5) Средствами административно-управленческой связи являются:

а) системы передачи документированной информации, где передача ведется с

«документа на документ». У передающего абонента информация может либо автоматически считываться с заранее сформированного документа, либо (при ручном вводе) параллельно регистрироваться на первичный документ. У принимающего абонента предусмотрена обязательная регистрация поступающей информации, исключая случаи непосредственного ее ввода в выч. систему, где она и запоминается (создается электронный документ). Различают телеграфную, дейтефонную и факсимальную системы связи документированной информации;

б) системы передачи недокументированной информации не предусматривают обязательную регистрацию информации на документе ни у передающего, ни у принимающего абонента, хотя при желании такая регистрация может быть выполнена с привлечением дополнительных технических ср-в. Основными видами являются телефонная, радиопоисковая, радиотелефонная, видеотелефонная связь.

в) системы передачи с документированием информации при приеме предусматривают обязательное документирование информации лишь у принимающего абонента, а на передающем конце не предусматривается. Информация передается непосредственно от автоматических датчиков, счетчиков, установленных на технологических агрегатах и др. производственном оборудовании, полуавтоматических устройств ввода информации, пультов ввода и т.п.