Программное обеспечение персональных компьютеров

Одной из важнейших среди  этих новых сетей была NSFNET, разработанная  по инициативе Национального Научного Фонда (National Science Foundation - NSF), аналога нашего Министерства Науки. В конце 80-х NSF создал пять суперкомпьютерных центров, сделав их доступными для использования в любых научных учреждениях. Было создано всего лишь пять центров потому, что они очень дороги даже для богатой Америки. Именно поэтому их и следовало использовать кооперативно. Возникла проблема связи: требовался способ соединить эти центры и предоставить доступ к ним различным пользователям. Сначала была сделана попытка использовать коммуникации ARPA net, но это решение потерпело крах, столкнувшись с бюрократией оборонной отрасли и проблемой обеспечения персоналом.

Тогда NSF решил построить  свою собственную сеть, основанную на IP технологии ARPA net. Центры были соединены специальными телефонными линиями с пропускной способностью 56 Kbps. Однако, было очевидно, что не стоит даже и пытаться соединить все университеты и исследовательские организации непосредственно с центрами, т.к. проложить такое количество кабеля - не только очень дорого, но практически невозможно. Поэтому решено было создавать сети по региональному принципу. В каждой части страны заинтересованные учреждения должны были соединиться со своими ближайшими соседями. Получившиеся цепочки подсоединялись к суперкомпьютеру в одной из своих точек, таким образом суперкомпьютерные центры были соединены вместе. В такой топологии любой компьютер мог связаться с любым другим, передавая сообщения через соседей.

Это решение было успешным, но настала пора, когда сеть уже  более не справлялась с возросшими потребностями. Совместное использование  суперкомпьютеров позволяло подключенным общинам использовать и множество  других вещей, не относящихся к суперкомпьютерам. Неожиданно университеты, школы и  другие организации осознали, что  заимели под рукой море данных и мир пользователей. Поток сообщений  в сети нарастал все быстрее и  быстрее пока, в конце концов, не перегрузил управляющие сетью  компьютеры и связывающие их телефонные линии. В 1987 г. контракт на управление и  развитие сети был передан компании Merit Network Inc., которая занималась образовательной сетью Мичигана совместно с IB Mи MCI. Старая физически сеть была заменена более быстрыми (примерно в 20 раз) телефонными линиями. Были заменены на более быстрые и сетевые управляющие машины.

Важно отметить то, что усилия NSF по развитию сети привели к тому, что любой желающий может получить доступ к сети. Прежде Internet была доступна только для исследователей в области информатики, государственным служащим и подрядчикам. NSF способствовал всеобщей доступности Internet по линии образования, вкладывая деньги в подсоединение учебного заведения к сети, только если то, в свою очередь, имело планы распространять доступ далее по округе. Таким образом, каждый студент четырехлетнего колледжа мог стать пользователем Internet.

И потребности продолжают расти. Большинство таких колледжей  на Западе уже подсоединено к Internet, предпринимаются попытки подключить к этому процессу средние и  начальные школы. Выпускники колледжей  прекрасно осведомлены о преимуществах Internet и рассказывают о них своим  работодателям. Вся эта деятельность приводит к непрерывному росту сети, к возникновению и решению  проблем этого роста, развитию технологий и системы безопасности сети.

В действительности Internet не просто сеть, - она есть структура, объединяющая обычные сети. Internet- это “Сеть  сетей”. Что включает? Ответ на него меняется со временем. Вначале ответ  был бы достаточно прост: “все сети, использующие протокол IP, которые кооперируются  для формирования единой сети своих  пользователей”. Это включало бы различные  ведомственные сети, множество региональных сетей, сети учебных заведений и  некоторые зарубежные сети (за пределами США).

Чуть позже привлекательность Internet осознали и некоторые не-IP-сети. Они захотели предоставить ее услуги своим клиентам и разработали методы подключения этих “странных” сетей (например, Bitnet, DECnet и т.д.) к Internet. Сначала эти подключения, названные шлюзами, служили только для передачи электронной почты. Однако, некоторые из них разработали способы передачи и других услуг.

В восьмидесятых годах эта сеть сетей, которая стала известна под именем Internet, развилась до невероятной степени. Сотни, а потом и тысячи колледжей, исследовательских организаций и правительственных ведомств стали присоединять свои компьютеры к этой всемирной Сети. Некоторые предприимчивые любители и компании, не желающие платить высокие цены за доступ к Internet (или не имеющие возможности соответствовать жестким правительственным требованиям для получения такого доступа), научились присоединять свои системы к Internet даже только ради электронной почты и конференций. Некоторые из этих систем стали предлагать доступ к Internet для всех.

В девяностых годах сеть продолжает разрастаться экспоненциально. По некоторым оценкам, объем пересылаемых сообщений растет на 20 процентов в месяц. В ответ на это правительство и другие пользователи пытаются в последние годы расширить саму Сеть. Когда-то основной "хребет" Сети в Соединенных Штатах передавал данные со скоростью 56000 бит в секунду. Это оказалось слишком медленно для все возрастающего объема пересылаемых данных, и в последнее время максимальная скорость возросла до 1.5 миллиона, а затем - до 45 миллионов бит в секунду. Но даже раньше, чем Сеть оказалась в состоянии достичь подобной скорости, эксперты по Сети стали выискивать способы перекачки данных со скоростью порядка 2 миллиардов бит в секунду - это достаточно, чтобы перегнать через всю страну Британскую Энциклопедию за одну или две секунды. Другое серьезное новшество - разработка коммерческих служб, которые предоставляют услуги по межсетевому обмену, сравнимые по скорости с соответствующими услугами правительственной системы. Фактически в середине 1994 года правительство Соединенных Штатов самоустранится от ежедневного управления работой Сети, и местные и национальные организаторы услуг сети будут ее расширять

Теперь любой владелец компьютера и модема - и некоторой  толики настойчивости может открыть  себе окно в этот мир.

 

 

 

 

 

 

 

Раздел В. Аппаратная часть персональных компьютеров. Оперативные запоминающие устройства персонального компьютера: оперативная память и кэш-память, их назначение и характеристики.

 

Память компьютера построена  из двоичных запоминающих элементов  — битов, объединенных в группы по 8 битов, которые называются байтами. (Единицы измерения памяти совпадают  с единицами измерения информации). Все байты пронумерованы. Номер байта называется его адресом.

Байты могут объединяться в ячейки, которые называются также  словами. Для каждого компьютера характерна определенная длина слова  — два, четыре или восемь байтов. Это не исключает использования  ячеек памяти другой длины (например, полуслово, двойное слово).

Как правило, в одном машинном слове может быть представлено либо одно целое число, либо одна команда. Однако, допускаются переменные форматы представления информации.

Широко используются и  более крупные производные единицы  объема памяти: Килобайт, Мегабайт, Гигабайт, а также, в последнее время, Терабайт и Петабайт.

Современные компьютеры имеют  много разнообразных запоминающих устройств, которые сильно отличаются между собой по назначению, временным  характеристикам, объёму хранимой информации и стоимости хранения одинакового  объёма информации.

       Различают два основных вида памяти — внутреннюю и внешнюю.

 

Внутренняя память.Оперативная память.

        

В состав внутренней памяти входят оперативная память, кэш-память и постоянная память. В состав внутренней памяти входят оперативная память, кэш-память и постоянная память.

Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory — память с произвольным доступом) — это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.

Оперативная память представляет собой множество ячеек, причем каждая имеет свой уникальный двоичный адрес. Каждая ячейка памяти имеет объем 1 байт.

Оперативная память обладает двумя свойствами: дискретность и  адресуемость.

Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда машина выключается, все, что находилось в  ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам  оперативной памяти прямой — это  означает, что каждый байт памяти имеет  свой индивидуальный адрес.

Объем ОЗУ обычно составляет 128 — 256 Мбайта, а для эффективной работы современного программного обеспечения желательно иметь 512 — 1024 Мбайт ОЗУ. Обычно ОЗУ исполняется из интегральных микросхем памяти DRAM (Dynamic RAM — динамическое ОЗУ). Микросхемы DRAM работают медленнее, чем другие разновидности памяти, но стоят дешевле.

Важная характеристика модулей  памяти — время доступа к данным, которое обычно составляет 60 – 80 наносекунд.

 

Внутренняя память. Постоянная память.

 

В состав внутренней памяти входит постоянная память.

Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory — память только для чтения) — энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом “зашивается” в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.

Прежде всего в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.

Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти — модуль BIOS.

 

BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода) — совокупность программ, предназначенных для:

 

·     автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера;

 

·        загрузки операционной системы в оперативную память.

 

Внешняя память. Различные виды носителей информации, их характеристики. Гибкие магнитные  диски. Жесткие диски. Накопители на компакт-дисках и DVD.

Внешняя память (ВЗУ) предназначена  для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого  не зависит от того, включен или  выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Информация от ВЗУ к процессору и  наоборот циркулирует примерно по следующей  цепочке:

 

В состав внешней памяти компьютера входят:

 

·        накопители на жёстких магнитных дисках;

·        накопители на гибких магнитных дисках;

·        накопители на компакт-дисках;

·        накопители на магнитооптических компакт-дисках;

·        накопители на магнитной ленте (стримеры) и др.

 

Гибкий диск, дискета (англ. floppy disk) — устройство для хранения небольших объёмов информации, представляющее собой гибкий пластиковый диск в защитной оболочке. Используется для переноса данных с одного компьютера на другой и для распространения программного обеспечения.

Способ записи двоичной информации на магнитной среде называется магнитным  кодированием. Он заключается в том, что магнитные домены в среде  выстраиваются вдоль дорожек  в направлении приложенного магнитного поля своими северными и южными полюсами. Обычно устанавливается однозначное  соответствие между двоичной информацией  и ориентацией магнитных доменов.

Информация записывается по концентрическим дорожкам (трекам), которые делятся на секторы. Количество дорожек и секторов зависит от типа и формата дискеты. Сектор хранит минимальную порцию информации, которая  может быть записана на диск или  считана. Ёмкость сектора постНа дискете можно хранить от 360 Килобайт до 2,88 Мегабайт информации.

В настоящее время наибольшее распространение получили дискеты  со следующими характеристиками: диаметр 3,5 дюйма (89 мм), ёмкость 1,44 Мбайт, число  дорожек 80, количество секторов на дорожках 18.

Накопитель на жёстких  магнитных дисках (англ. HDD — Hard Disk Drive) или винчестерский накопитель — это наиболее массовое запоминающее устройство большой ёмкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины — плоттеры, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для постоянного хранения информации — программ и данных.

Как и у дискеты, рабочие  поверхности плоттеров разделены  на кольцевые концентрические дорожки, а дорожки — на секторы. Головки  считывания-записи вместе с их несущей  конструкцией и дисками заключены  в герметически закрытый корпус, называемый модулем данных. При установке модуля данных на дисковод он автоматически соединяется с системой, подкачивающей очищенный охлажденный воздух. Поверхность плоттера имеет магнитное покрытие толщиной всего лишь в 1,1 мкм, а также слой смазки для предохранения головки от повреждения при опускании и подъёме на ходу. При вращении плоттера над ним образуется воздушный слой, который обеспечивает воздушную подушку для зависания головки на высоте 0,5 мкм над поверхностью диска.

Винчестерские накопители имеют  очень большую ёмкость: от сотен  Мегабайт до сотен Гбайт. У современных  моделей скорость вращения шпинделя достигает 7200 оборотов в минуту, среднее  время поиска данных — 10 мс, максимальная скорость передачи данных до 40 Мбайт/с.В отличие от дискеты, винчестерский диск вращается непрерывно.Винчестерский накопитель связан с процессором через контроллер жесткого диска.

Все современные накопители снабжаются встроенным кэшем (64 Кбайт  и более), который существенно  повышает их производительность.

CD-ROM состоит из прозрачной  полимерной основы диаметром  12 см и толщиной 1,2 мм. Одна сторона  покрыта тонким алюминиевым слоем,  защищенным от повреждений слоем  лака. Двоичная информация представляется  последовательным чередованием  углублений (pits — ямки) и основного слоя (land — земля).