СУЧАСНІ ІНФОРМАЦІЙНІ

ТЕХНОЛОГІЇЛекція 2

Кафедра комп'ютерних технологій в управлінні та навчанні й інформатики

БДПУ

АРХІТЕКТУРА ПЕРСОНАЛЬНОГО

КОМП’ЮТЕРАПлан

1. Загальна інформація про комп’ютери1.1. Класифікація сучасних комп’ютерів1.2. Перспективи розвитку комп’ютерної техніки

2. Склад персонального комп’ютера2.1. Архітектура персонального комп’ютера2.2. Склад центрального обладнання персонального комп’ютера2.3. Пристрої збереження інформації у персональному комп’ютері

3. Периферійне обладнання персонального комп’ютера для введення-виведення інформації і допоміжних функцій4. Програмне забезпечення комп’ютерів

4.1. Системні програми4.2. Інструментальні програми4.3. Прикладні програми

3

РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА

1. Макарова Н. В. Информатика: Учебник для вузов. Стандарт третьего поколения / Макарова Н.В., Волков В. Б. – Издательский дом Питер, 2014. – 576 с.

2. Основи інформатики та обчислювальної техніки: підручник / В.Г.Іванов, В.В. Карасюк, М.В. Гвозденко; за заг. Ред. В.Г. Іванова.-Х. : Право, 2012.-312.

3. Основи баз даних. СУБД Access 2010 (2013). Посібник до вивчення та практичної роботи / автори: Д.А. Покришень, Ю.О.Крєпкий, І.Т.Атрошенко, О.П.Дрозд, І.Й.Сподаренко. – ТОВ НВП «Інтерсервіс», Чернігів. 2013. – 225 с.

41. ЗАГАЛЬНА ІНФОРМАЦІЯ ПРО

КОМП’ЮТЕРИ• Ера ЕОМ почалася у 1945 р. з розробленням

обчислювальної системи ЕНІАК (США).• У 1974 р. фірма MITS почала виробництво комп’ютера

Altair 8800, який став першим персональним комп’ютером.

51.1. КЛАСИФІКАЦІЯ СУЧАСНИХ

КОМП’ЮТЕРІВКласифікація за поколіннями розвитку елементної бази • І покоління має в основі системи елементів електронні лампи.• ІІ покоління базується на напівпровідникових елементах –

транзисторах, що визначило менші розміри комп’ютерів, меншу електричну потужність пристроїв і відповідне поліпшення інших характеристик відносно комп’ютерів першого покоління.

• ІІІ покоління побудоване з використанням інтегральних схем, що дозволило різко зменшити розміри напівпровідникових схем і знизити споживану потужність комп’ютерів.

• IV покоління має своєю основою мікропроцесори – надвеликі інтегральні мікросхеми, що виконують роботу функціональних блоків комп’ютера.

6КЛАСИФІКАЦІЯ ЗА СФЕРАМИ

ЗАСТОСУВАННЯ• Мікропроцесори – це надвеликі програмовані інтегральні схеми, що мають

значення як основний вузол будь-якої інтелектуальної техніки.• Мікрокомп’ютери (мікро-ЕОМ) – компактні комп’ютери універсального

призначення, побудовані на основі мікропроцесорів, що мають необхідні пристрої для введення-виведення, зберігання й оброблення даних.

• Міні-комп’ютери (міні-ЕОМ) – це комп’ютери, призначені для цілей управління складними процесами. Мають розвинену систему введення-виведення даних для контролю над великою кількістю параметрів контрольованих процесів, передбачають роботу в режимі реального часу.

• Універсальні комп’ютери – це комп’ютери, що мають універсальну архітектуру для повнофункціонального багатоаспектного оброблення даних.

• Сервери – комп’ютери, які надають свої ресурси іншим користувачам. Мають пристрої для обслуговування значної кількості клієнтів.

• Суперкомп’ютери (суперЕОМ, мейнфрейми) – комп’ютери, що побудовані на розподіленій архітектурі, мають значну кількість процесорів і призначені для вирішення найскладніших задач.

7

КЛАСИФІКАЦІЯ ПЕРСОНАЛЬНИХ КОМП’ЮТЕРІВ

• домашній, масовий (consumer PC) – для роботи в домашніх умовах (desktop);

• офісний, діловий (office PC) – для виконання канцелярської роботи в умовах мережі підприємства чи організації (desktop);

• мобільний, переносний (mobile PC) – для фахівців із мобільних характером роботи, коли використання офісних комп’ютерів неможливе (notebook, netbook, tablet PC, palm, pocket, smartfon);

• робоча станція (workstation PC) – для вирішення прикладних задач; термін «робоча станція» передбачає, що згаданий комп’ютер обов’язково працює у складі комп’ютерної мережі;

• ігровий, комп’ютер для розваг (entertainment PC) – для ігор, а також для якісної роботи зі звуком та відеоінформацією.

8

ПЕРСОНАЛЬНИЙ КОМП’ЮТЕР

єдина обчислювальна система, представлена набором змінних компонентів, з’єднаних між собою стандартними інтерфейсами, призначена для особистого використання при вирішенні широкого кола домашніх та офісних завдань як автономно, так і у складі комп’ютерних мереж

9

1.3. ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ КОМП’ЮТЕРНОЇ ТЕХНІКИ

• Нейрокомп’ютери оброблюють інформацію на основі принципів роботи природних нейронних систем.

• Оптичний комп’ютер – комп’ютер, заснований на використанні оптичних процесорів.

• Молекулярні комп’ютери – обчислювальні системи, що використовують окремі молекули (переважно органічні) як елементи комп’ютера.

102. СКЛАД ПЕРСОНАЛЬНОГО

КОМП’ЮТЕРА

Архітектура – це специфікація апаратних засобів комп’ютера, орієнтованих на програміста. Тобто серед усієї множини пристроїв комп’ютера розглядаються ті, якими може керувати користувач (програміст) самостійно або за допомогою програм і які впливають на виконання його завдань (програм).

2.1. Архітектура персонального комп’ютера

11

Приклад архітектури

персонального комп’ютера

12

НА СХЕМІ ЗАЗНАЧЕНО ТАКІ КОМПОНЕНТИ• Мікропроцесор Intel Core 2 Duo, або Intel Core 2 Quad, – це

двоядерний або чотириядерний мікропроцесор, установлений у роз’єм LGA 775.

• PCI Express 2.0 – шина для передавання графічної інформації – графічний інтерфейс, який забезпечує швидкість передавання даних 16 Gb/s.

• Північний міст Р45 – мікросхема, що забезпечує «розв’язку» інформаційних потоків і є основною частиною системної магістралі, забезпечує робочу частоту до 1600 МГц.

• ОЗП – оперативний запам’ятовуючий пристрій, має ємність до 16 гігабайт, швидкість передавання даних – 6,4 Gb/s.

• Південний міст – мікросхема, що забезпечує під’єднання периферійних пристроїв через відповідні інтерфейси.

• BIOS – мікросхема для забезпечення функцій введення-виведення.

13

НА СХЕМІ ЗАЗНАЧЕНО ТАКІ КОМПОНЕНТИ• Порти SATA II – роз’єми для підключення швидкісних

накопичувачів інформації, у тому числі RAID-масивів, забезпечують швидкість 3 Gb/s.

• USB 2.0 – роз’єми, порти, що встановлюються на передньому і тильному боках персонального комп’ютера, забезпечують швидкість до 400 Mb/s.

• PCI Express – шина послідовної передачі даних (забезпечує швидкість 2500 Mb/s).

• PCI – шина введення-виведення для підключення периферійних пристроїв, реалізована у вигляді роз’ємів, або, інакше, слотів розширення для встановлення плат (контролерів або адаптерів).

• PS/2 – роз’єми для підключення клавіатури і миші.• LAN Connect RJ45 – роз’єм для підключення кабелю локальної

мережі.

14

НА СХЕМІ ЗАЗНАЧЕНО ТАКІ КОМПОНЕНТИ• ІЕЕЕ1394 Fire-Ware порт – послідовна швидкісна шина (до 800 Мбіт/с) для

обміну цифровою інформацією між комп’ютером та іншими електронними пристроями.

• IDE роз’єм – паралельний інтерфейс для підключення накопичувачів на магнітних дисках, CD.

• FDD роз’єм – паралельний інтерфейс для підключення накопичувачів на гнучких магнітних дисках.

• СОМ роз’єм – послідовний стандартний інтерфейс для різних пристроїв (у наш час використовується рідко).

• Звуковий адаптер – восьмиканальний інтерфейс для під’єднання аудіопристроїв – мікрофона, навушників, колонок.

• ТРМ роз’єм – для встановлення модуля кодування, апаратного зберігання паролів та іншої ідентифікаційної інформації.

• Оптичний вихід S/PDIF – роз’єм для передавання цифрових аудіосигналів без перетворення в аналоговий сигнал. Оптичний вихід передбачає використання оптоволоконного кабелю для передавання аудіосигналів.

15

ПРИНЦИП ВІДКРИТОЇ АРХІТЕКТУРИ

• ПК сконструйовано за принципом відкритої архітектури, що означає можливість підключення будь-якого числа периферійних пристроїв та необмежених можливостей модернізації комп’ютера (на практиці обмеження є, але вони мають характер конкретної реалізації схеми комп’ютера).

• Технічною реалізацією принципу відкритої архітектури є структура системної магістралі (системної шини).

162.2. СКЛАД ЦЕНТРАЛЬНОГО ОБЛАДНАННЯ

ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМП’ЮТЕРА

• Конструктивно настільний ПК (desktop) у базовій комплектації складається із системного блока, монітора, клавіатури, миші та звукових колонок.

• Обладнання комп’ютера поділяють на центральне (процесор, оперативний запам’ятовуючий пристрій (ОЗП), кеш-пам’ять, системну магістраль, генератор тактових імпульсів, мікросхему BIOS) та периферійне (все інше).

17

• Центральні пристрої розміщуються на системній платі (часто її називають «материнською» платою) комп’ютера

Визначальною характеристикою системної плати є чіпсет (Intel P45 Express, NVIDIA nForce 740i SLI, X58 та ін.), тобто набір мікросхем та допоміжних пристроїв, виготовлених за конкретною технологією

18МІКРОПРОЦЕСОР (МП)• надвелика інтегральна схема (наприклад, процесор Intel

Core І7 має 731 млн транзисторів), виконана на одному напівпровідниковому кристалі.

Мікропроцесор здійснює арифметичні, логічні функції та функції управління.

19МІКРОПРОЦЕСОР (МП)Характеристиками мікропроцесора є: • тактова частота роботи – визначає швидкодію – діапазон значень для

мікропроцесорів такий: від 300 МГц для процесора Pentium II до 3,2 ГГц для Intel Core І7.

• розрядність – визначає кількість двійкових розрядів, які обробляються процесором за один машинний такт, та ширину адресної лінії – 32- розрядна або 64-розрядна схема

• тип корпусу – визначає конструктивне виконання мікропроцесора, кількість і розміщення контактів у його з’єднанні (наприклад, LGA775, Socket АМ2, Socket АМЗ та ін.);

• архітектура – визначає його внутрішню структуру, в першу чергу кількість ядер.

• технологія виготовлення – характеризується щільністю розміщення елементів у МП і становить 90 нм, 65 нм, 45 нм.

20

ОПЕРАТИВНИЙ ЗАПАМ’ЯТОВУЮЧИЙ ПРИСТРІЙ (ОЗП)

• основна (електронна) пам’ять комп’ютера при виконанні програм. Вона призначена для зберігання програм і даних під час роботи комп’ютера. ОЗП є пам’яттю з довільним доступом.

ОЗП Crucial (8 Гб x 1) DIMM DDR3 1600 МГц

ОЗП для ноутбука Crucial (8 Гб x 1) LV SO-DIMM DDR3 1600 МГц

21ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОЗП

• ємність - вимірюється байтами і похідними від них одиницями – кілобайтами (1 Кб = 1024 байти), мегабайтами (1 Мб = 1024 Кб = 1 048 576 байтів), гігабайтами (1 Гб = 1024 Мб = 1 073 741 824 байти), терабайтами (1 Тб = 1024 Гб = 1 099 511 627 776 байтів) Для ПК ємність ОЗП становить, як правило, 256, 512 Мб, 1 Гб, 2,4, 8 або 16 Гб.

• час доступу - це проміжок часу, за який відбудеться цикл зчитування даних з ОЗП або цикл запису даних у пам’ять. Він становить від 50 до 3 наносекунд залежно від типу інтегральних схем,

• конструктивне виконання - кількість контактів на друкованій платі, наявність або відсутність контролю парності та деякі інші параметри.

22

КЕШ-ПАМ’ЯТЬ• Сучасні ПК мають надоперативну пам’ять, або кеш- пам’ять,

яка призначена для узгодження швидкості роботи оперативної пам’яті та МП і реалізована на базі статичної пам’яті.

• Фактично це проміжний буфер швидкого доступу. • У МП може бути до трьох кешів (рівні LI – L3), причому

наступний кеш має більший обсяг пам’яті і меншу швидкість роботи, ніж попередній.

Наприклад, процесор Intel Core І7 965 має кеш L1 ємністю 128 Кб, L2 ємністю 1 Мб, L3 ємністю 8 Мб.

23СИСТЕМНА МАГІСТРАЛЬ

(СИСТЕМНА ШИНА)лінії електричних з’єднань (провідників) та обслуговуючих мікросхем для обміну даними, адресами та сигналами між різними компонентами комп’ютера

До системної магістралі підключають МП, оперативну пам’ять та кеш-пам’ять. Системні шини сучасних МП працюють на частоті 133, 200, 400, 533, 1000, 1200 або 1600 МГц і відповідають розрядності МП (наприклад, 64 розряди).

24

ЛОКАЛЬНА ШИНАсполучає зовнішні пристрої з ОЗП без участі процесора.• Стандартом на такі шини є PCI (Peripheral Component

Interconnect, зв’язок периферійних компонентів). • До шини PCI можна підключати до 10 пристроїв. • Шина PCI забезпечує швидкість обміну даних відповідно до

528 Мбіт/с. • Стандартна тактова частота шини – 66 МГц.

25ШИНА ДЛЯ ГРАФІЧНОЇ ІНФОРМАЦІЇ – PCI

EXPRESS 2• працює на частоті від 400 до 1600 МГц (залежно від системної

плати).• PCI Express 2 підтримує двосторонній обмін з перепускною

спроможністю до 16 Гбіт/с. • Шина PCI Express 2 призначена для підключення

відеоадаптера або 3D-відеоакселератора, який керує роботою монітора.

26

МІКРОСХЕМА BIOSспеціальна мікросхема (Base Input/Output System), яка має у своєму складі програми введення-виведення машинного рівня. Мікросхема BIOS є постійним запам’ятовуючим пристроєм (ПЗП).

Програми BIOS – це програма для виклику програми-завантажувача операційної системи, драйвери клавіатури та дисків, тестування пристроїв комп’ютера, настроювання конфігураційних параметрів комп’ютера (setup). BIOS автоматично починає роботу при включенні електроживлення.

27

ПЛАТИ РОЗШИРЕННЯпристрої, призначені для виконання додаткових функцій, які не виконуються системною платою, або для управління роботою складних пристроїв. Конструктивно плата розширення – це друкована плата стандартного розміру із з’єднанням PCI або PCI Express. Такими платами розширення є, наприклад, відеоадаптер, звукова карта, мережева карта тощо

28

ВІДЕОАДАПТЕР (ВІДЕОКАРТА)

пристрій, який керує виведенням інформації на монітор. Головна функція – перетворення інформації, яка зберігається в ОЗП, на відеосигнал для монітора.

29

ЗВУКОВІ КАРТИспеціалізовані пристрої для оброблення звукової інформації. Мають у своєму складі спеціалізований мікропроцесор. Він забезпечує можливість моно- та стереофонічного запису і відтворення аудіофайлів із рівнем якості як на аудіо-CD.

30

МОДУЛЬ WI-FIТехнологія Wi-Fi (Wireless-Fidelity, дослівно «бездротова точність») призначена для бездротового підключення до комп’ютерних мереж

31

МЕРЕЖЕВІ ПЛАТИ (МЕРЕЖЕВІ АДАПТЕРИ)

Призначені для з’єднання ПК із каналом передавання даних, наприклад із кабелем «звита пара». Швидкість передавання даних по мережі становить 100 Мбіт/с або 1 Гбіт/с.

32

2.3. ПРИСТРОЇ ЗБЕРЕЖЕННЯ ІНФОРМАЦІЇ У ПЕРСОНАЛЬНОМУ

КОМП’ЮТЕРІПристрої, призначені для зберігання великих обсягів інформації, належать до енергонезалежних пристроїв, можуть зберігати інформацію тривалий час за відсутності електроживлення

33

НАКОПИЧУВАНІ НА ЖОРСТКИХ МАГНІТНИХ ДИСКАХ (НЖМД)

34

ТВЕРДОТІЛЬНІ НАКОПИЧУВАНІ ІНФОРМАЦІЇ (SSD)

Intel SSD 320 Series 300GB

35

СТРИМЕРИ

36

CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD, BLU-RAY

37

МОДУЛІ ФЛЕШ-ПАМ’ЯТІ

38

3. ПЕРИФЕРІЙНЕ ОБЛАДНАННЯ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМП’ЮТЕРА ДЛЯ ВВЕДЕННЯ-ВИВЕДЕННЯ ІНФОРМАЦІЇ І ДОПОМІЖНИХ ФУНКЦІЙ

39

МОНІТОР (ДИСПЛЕЙ) ПК

• пристрій, призначений для відображення текстової та графічної інформації.

40

• Монітори створено на базі електронно-променевих трубок, рідкокристалічних панелей, лед-матриць.

• Характеристикою моніторів є розмір екрана по діагоналі – 15,17,19 та 21 дюйм (дюйм дорівнює 2,54 см). Екран монітора складається з окремих точок (пікселів).

• Кількість точок по горизонталі та вертикалі, які монітор здатний відтворити, називається його роздільною здатністю.

41

КЛАВІАТУРАосновним пристш, призначеним для введення у комп’ютер інформації та команд

ЕЛЕКТРОННИЙ МАНІПУЛЯТОР «МИША»Призначений для зручного керування роботою комп’ютера. Цей

маніпулятор виводить на екран монітора свій покажчик – курсор

42

ПРИНТЕРпризначений для виведення на папір, плівку або картон інформації з пам’яті комп’ютера

Основні характеристики принтерів: • роздільна здатність (вимірюється у dpi, точках на дюйм); • швидкість друкування (вимірюється у сторінках за

хвилину); • ресурс картриджа (кількість сторінок при середньому

наповненні, які можуть бути надруковані одним картриджем) та ін.

43

• Струминні принтери формують зображення на папері мікрокраплями чорнил.

• Лазерні принтери. Зображення спочатку формується лазерним променем на барабані, вкритому шаром фотодіелектрика, потім переноситься на аркуш

• Світлодіодні принтери є модифікацією лазерного

44

МОДЕМпризначений для забезпечення зв’язку комп’ютера з іншим комп’ютером через телефонну лінію

45

WEB-КАМЕРА

СКАНЕР

46

4. ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ КОМП’ЮТЕРІВ

Програма для комп’ютера – це послідовність машинних команд, призначена для вирішення конкретного завдання

47

4.1. СИСТЕМНІ ПРОГРАМИ

це сукупність програм, яка забезпечує працездатність ПК, управляє апаратними і програмними засобами комп’ютера та забезпечує ефективне функціонування як окремих складових, так і комп’ютера в цілому

48

ОПЕРАЦІЙНА СИСТЕМА – це комплекс програм, який виконує такі

завдання:• перевірка роботоздатності комп’ютера та завантаження

основної частини операційної системи в оперативну пам’ять;• управління роботою апаратних засобів та забезпечення

потрібними ресурсами програм, які запускаються і виконуються на комп’ютері;

• підтримання інтерфейсу користувача при його роботі на комп’ютері;

• ведення прийнятої моделі організації даних (наприклад, ієрархічної).

494.2.ІНСТРУМЕНТАЛЬНІ

ПРОГРАМИДо інструментальних програм належать програмні засоби, які слугують розробленню нового програмного забезпечення.

Формально під мовою програмування ми розуміємо множину формальних правил записування алгоритмів цією мовою, а також програмний засіб – транслятор, компілятор, бібліотеку функцій та допоміжні модулі, які формують середовище мови програмування

50

4.3. ПРИКЛАДНІ ПРОГРАМИ

програми, призначені для розв’язання на комп’ютері завдання чи класу завдань в інтересах користувача

51

• Методо-орієнтовані пакети слугують для реалізації певних методів розв’язання завдань, наприклад оброблення статистичних даних, вирішення оптимізаційних завдань, використання методів планування та ін.

• Проблемно-орієнтовані пакети призначено для автоматизації конкретних видів діяльності, наприклад бухгалтерського обліку, маркетингу, менеджменту, навчання, інформаційного забезпечення та ін.

• Пакети загального призначення використовуються для оброблення інформації в різних сферах діяльності. До таких пакетів належать текстові редактори, електронні таблиці (ЕТ), пакети ділової графіки, інформаційно-пошукові системи, щоденники, броузери Internet та ін.

52

ДЯКУЮ ЗА УВАГУ