Принцип построения компьютера

Таким образом, под управлением операционной системы MS-DOS аппаратно установленная оперативная  память используется очень нерационально. Этот недостаток преодолен в операционной системе Windows, в которой используется простая неструктурированная модель памяти и вся память доступна для  загрузки программ и данных.

 

Внешняя память компьютера. Носители информации (гибкие и жесткие диски, CD-ROM-диски)

Основное  назначение внешней памяти компьютера — долговременное хранение большого количества различных файлов (программ, данных и т. д.). Устройство, которое  обеспечивает запись/считывание информации, называется накопителем, а хранится информация на носителях. Наиболее распространенными  являются накопители следующих типов:

— накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) двух различных типов, рассчитанные на диски  диаметром 5,25" (емкость 1,2 Мб) и диски  диаметром 3,5" (емкость 1,44 Мб);

— накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) информационной емкостью от 1 до 8 Гб;

— накопители CD-ROM для CD-ROM-дисков емкостью 640 Мб.

Для пользователя имеют существенное значение некоторые  технико-экономические показатели: информационная емкость, скорость обмена информацией, надежность ее хранения и, наконец, стоимость накопителя и носителей к нему (см. таблицу).

В основу записи, хранения и считывания информации положены два физических принципа, магнитный и оптический. В НГМД и НЖМД используется магнитный принцип. При магнитном способе запись информации производится на магнитный  носитель (диск, покрытый ферромагнитным лаком) с помощью магнитных головок.

В процессе записи головка с сердечником из магнитомягкого материала (малая остаточная намагниченность) перемещается вдоль магнитного слоя магнитожесткого носителя (большая остаточная намагниченность). Электрические импульсы создают в головке магнитное поле, которое последовательно намагничивает (1) или не намагничивает (О) элементы носителя.

При считывании информации намагниченные участки  носителя вызывают в магнитной головке  импульс тока (явление электромагнитной индукции).Носители информации имеют  форму диска и помещаются в  конверт из плотной бумаги (5,25") или пластмассовый корпус (3,5"). В центре диска имеется отверстие (или приспособление для захвата) для обеспечения вращения диска  в дисководе, которое производится с постоянной угловой скоростью 300 об/с.

В защитном конверте (корпусе) имеется продолговатое  отверстие, через которое производится запись/считывание информации. На боковой  кромке дискет (5,25") находится маленький вырез, позволяющий производить запись, если вырез заклеить непрозрачной наклейкой, запись становится невозможной (диск защищен). В дискетах 3,5" защиту от записи обеспечивает предохранительная защелка в левом нижнем углу пластмассового корпуса.

Диск  должен быть форматирован, т. е. должна быть создана физическая и логическая структура диска. В процессе форматирования на диске образуются концентрические  дорожки, которые делятся на сектора, для этого головка дисковода  расставляет в определенных местах диска метки дорожек и секторов.

Например, на гибком диске формата 3,5":

• размер сектора — 512 байт;

• количество секторов на дорожке — 18;

• дорожек  на одной стороне — 80;

• сторон — 2.

Жесткие магнитные диски состоят из нескольких дисков, размещенных на одной оси  и вращающихся с большой угловой  скоростью (несколько тысяч оборотов в минуту), заключенных в металлический  корпус. Большая информационная емкость  жестких дисков достигается за счет увеличения количества дорожек на каждом диске до нескольких тысяч, а количества секторов на дорожке — до нескольких десятков. Большая угловая скорость вращения дисков позволяет достигать  высокой скорости считывания/записи информации (более 5 Мб/с).

CD-ROM-накопители  используют оптический принцип  чтения информации. Информация на CD-ROM-диске записана на одну  спиралевидную дорожку (как на  грампластинке), содержащую чередующиеся  участки с различной отражающей  способностью. Лазерный луч падает  на поверхность вращающегося CD-ROM-диска,  интенсивность отраженного луча соответствует значениям 0 или 1. С помощью фотопреобразователя они преобразуются в последовательности электрических импульсов,

Скорость  считывания информации в CD-ROM -накопителе зависит от скорости вращения диска. Первые CD-ROM-накопители были односкоростны-ми и обеспечивали скорость считывания информации 150 Кб/с, в настоящее время  все большее распространение  получают 24-скоростные CD-ROM-накопители, которые обеспечивают скорость считывания информации до 3,6 Мб/с.

Информационная  емкость CD-ROM-диска может достигать 640 Мб. Производятся CD-ROM-диски либо путем  штамповки (диски белого цвета), либо записываются (диски желтого цвета) на специальных устройствах, которые  называются CD-recorder.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

            Операционная система компьютера

Операционная  система является базовой и необходимой  составляющей программного обеспечения  компьютера (software). Операционная система  обеспечивает управление всеми аппаратными  компонентами компьютера (hardware). Другими  словами, операционная система обеспечивает функционирование и взаимосвязь  всех компонентов компьютера, а также  предоставляет пользователю доступ к его аппаратным возможностям. К  системному блоку компьютера подключаются через специальные согласующие  платы (контроллеры) периферийные устройства (дисковод, принтер и т. д.). Каждое периферийное устройство обрабатывает информацию по-разному и с различной  скоростью, поэтому необходимо программно согласовать их работу с работой  процессора. Для этого в составе  операционной системы имеются специальные  программы — драйверы устройств. Каждому устройству соответствует  свой драйвер.

Процесс работы компьютера в определенном смысле сводится к обмену файлами между  периферийными устройствами, т. е. необходимо уметь управлять файловой системой. Ядром операционной системы является программа, которая обеспечивает управление файловой системой.

Пользователь  общается с компьютером через  устройства ввода информации (клавиатура, мышь). После ввода команды операционной системы специальная программа, которая называется командный процессор, расшифровывает команды и исполняет  их.

Процесс общения пользователя с компьютером  должен быть удобным. В состав современных  операционных систем (Windows) обязательно  входят модули, создающие графический  интерфейс.

Таким образом, в структуру операционной системы  входят следующие модули:

• базовый  модуль, управляющий файловой системой;

• командный  процессор, расшифровывающий и выполняющий  команды;

• драйверы периферийных устройств;

• модули, обеспечивающие графический интерфейс.

Файлы операционной системы находятся на диске (жестком  или гибком). Однако программы могут  выполняться, только если они находятся  в оперативной памяти, поэтому  файлы операционной системы необходимо загрузить в оперативную память. Все файлы операционной системы  не могут одновременно находиться в  оперативной памяти, так как объем  современных операционных систем составляет десятки мегабайт. Для функционирования компьютера обязательно должны находиться в оперативной памяти базовый  модуль, командный процессор и  драйверы подключенных устройств. Модули операционной системы, обеспечивающие графический интерфейс, могут быть загружены по желанию пользователя. В операционной системе Windows 95 выбор  варианта загрузки представлен в  виде меню.

После включения  компьютера производится загрузка операционной системы в оперативную память, т. е. выполняется программа загрузки. Однако для того чтобы компьютер  выполнял какую-нибудь программу, эта  программа должна уже находиться в оперативной памяти. Выход из этого противоречия состоит в  последовательной, поэтапной загрузке.

В соответствии с английским названием этого  процесса — bootstrap, — система как  бы «поднимет себя за шнурки ботинок». В системном блоке компьютера находится ПЗУ (BIOS), в котором содержатся программы тестирования компьютера и первого этапа загрузки операционной системы. После включения компьютера эти программы начинают выполняться, причем информация о ходе этого процесса высвечивается на экране дисплея.

На этом этапе процессор обращается к  диску и ищет на определенном месте (в начале диска) наличие очень  небольшой программы-загрузчика BOOT. Программа-загрузчик считывается  в память, и ей передается управление. В свою очередь она ищет на диске базовый модуль операционной системы, загружает его в память и передает ему управление.

В состав базового модуля операционной системы  входит основной загрузчик, который  ищет остальные модули операционной системы и загружает их в оперативную  память.

В случае, если в дисковод вставлен несистемный  диск или диск вообще отсутствует, на экране дисплея появляется соответствующее  сообщение.

Вышеописанная процедура запускается автоматически  при включении питания компьютера (так называемый «холодный» старт), однако часто используется процедура  «перезагрузки» операционной системы («горячий» старт), которая происходит по нажатию на кнопку RESET.

 

                             Работа с файлами

Работа  на персональном компьютере в среде  операционной системы фактически сводится к работе с файлами. В операционной системе Windows 95 понятие файл часто  заменяется понятием документ. Файлы  создаются, записываются на диск, хранятся и считываются с него, распечатываются  на принтере, пересылаются по информационным сетям и т. д.

Строгое определение понятию файла дать достаточно сложно. В первом приближении  можно сказать, что файл — это  определенное количество информации, хранящееся на диске и имеющее  имя. Рассмотрим это определение  более подробно.

Информация  на диске записана на концентрических  дорожках, которые разбиты на секторы. Сектор является минимальным адресуемым элементом информации на диске. На гибком диске объем одного сектора составляет 512 байт, на жестких дисках его величина больше.

Файл  хранится на диске. Следовательно, минимальный  объем файла равен одному сектору. Максимальный объем файла равен, естественно, информационному объему диска. Объем реальных файлов обычно не превышает нескольких мегабайт.

Файл  имеет имя. Например, полное имя файла proba.txt состоит из имени файла (proba) и типа файла, его расширения (txt). В операционной системе MS-DOS имя файла  может содержать до 8 букв латинского алфавита, цифр и некоторых специальных  символов. Операционная система Windows 95 поддерживает также длинные имена  файлов (документов), которые могут  содержать до 255 символов, причем разрешается  использовать буквы русского алфавита. Имя файлу дается его создателем (пользователем, программистом).

Тип файла  необходим операционной системе  компьютера для того, чтобы определить, с помощью какой прикладной программы  этот файл был создан и, соответственно, какую программу необходимо вызвать  для его обработки. Тип файла  задается прикладной программой, в  которой он создается, с помощью  трех символов, отделенных от имени  точкой. Так, в Windows файлы, созданные  текстовым редактором Word, имеют расширение DOC, Web-страницы Internet имеют расширение НТМ и т. д.

Современные жесткие диски имеют информационную емкость в 1 Гб и более, на них могут  храниться тысячи и десятки тысяч  файлов. Каждый диск имеет логическое имя (А, В — гибкие диски, С, D и  т. д. — жесткие диски, оптические диски и т. п.). Для удобства поиска файлы хранятся в иерархической структуре каталогов, которая имеет «древовидную» структуру. Из корневого каталога можно перейти в каталоги 1-го уровня, в свою очередь, из них в каталоги 2-го уровня и т. д. В каталогах всех уровней могут храниться файлы.

Пусть на жестком диске С в корневом каталоге имеются два каталога 1-го уровня (GAMES, TEXT) и один каталог 2-го уровня (CHESS). Как найти имеющиеся файлы (chess.exe, proba.txt)? Для этого необходимо указать путь к файлу. В путь файла  входит имя диска и последовательность имен каталогов, т. е. пути к вышеперечисленным  файлам соответственно будут:

C:GAMESCHESSchess.exe

C:TEXTproba.txt

В операционной системе MS-DOS операции с файлами (копирование, удаление, переименование, печать и  т. д.) можно производить непосредственно  из командной строки с помощью  команд (copy, delete, rename, print). Однако это  неудобно для пользователя, так как  требует запоминания форматов команд операционной системы. Для работы с  файлами обычно используется программная  оболочка Norton Commander, которая представляет пользователю удобные возможности  поиска файлов и операций над ними с помощью функциональных клавиш и мыши.

В операционной системе Windows операции с файлами  можно производить с помощью  мыши с использованием технологии «возьми  и перенеси».

 

 

 

 

 

 

 

                                    Заключение

В современном  мире роль информатики, средств обработки, передачи, накопления информации неизмеримо возросла. Средства информатики и  вычислительной техники сейчас во многом определяют научно-технический потенциал  страны, уровень развития ее народного  хозяйства, образ жизни и деятельности человека.

Для целенаправленного  использования информации ее необходимо собирать, преобразовывать, передавать, накапливать и систематизировать. Все эти процессы, связанные с  определенными операциями над информацией, будем называть информационными  процессами. Получение и преобразование информации является необходимым условием жизнедеятельности любого организма. Даже простейшие одноклеточные организмы  постоянно воспринимают и используют информацию, например о температуре  и химическом составе среды для  выбора наиболее благоприятных условий  существования. Живые существа способны не только воспринимать информацию из окружающей среды с помощью органов  чувств, но и обмениваться ею между  собой.

Человек также воспринимает информацию с  помощью органов чувств, а для  обмена информацией между людьми используются языки. За время развития человеческого общества таких языков возникло очень много. Прежде всего, это родные языки (русский, татарский, английский и др.)» на которых  говорят многочисленные народы мира. Роль языка для человечества исключительно  велика. Без него, без обмена информацией  между людьми было бы невозможным  возникновение и развитие общества.

Информационные  процессы характерны не только для  живой природы, человека, общества. Человечеством созданы технические  устройства — автоматы, работа которых  также связана с процессами получения, передачи и хранения информации. Например, автоматическое устройство, называемое термостатом, воспринимает информацию о температуре помещения и  в зависимости от заданного человеком температурного режима включает или отключает отопительные приборы.