Лекция: Плоттер (графопостроитель).
Плоттер (графопостроитель) — это устройство, которое чертит графики, рисунки или диаграммы большого формата под управлением компьютера. Плоттеры используются для получения сложных конструкторских чертежей, архитектурных планов, географических и метеорологических карт, деловых схем и рисуют изображения с помощью пера.
Роликовые плоттеры прокручивают бумагу под пером, а планшетные— перемещают перо через всю поверхность горизонтально лежащей бумаги.
Модем.
Определение. Модем — это устройство для обмена компьютерными данными по телефонным линиям связи.
Примечание.
Цифровые сигналы, вырабатываемые компьютером, нельзя напрямую передавать по телефонной сети, потому что она предназначена для передачи человеческой речи — непрерывных сигналов звуковой частоты.Модем обеспечивает преобразование цифровых сигналов компьютера в переменный ток частоты звукового диапазона — этот процесс называется модуляцией, а также обратное преобразование, которое называется демодуляцией (рис.4.7.). Отсюда название устройства: модем — модулятор/демодулятор.
Рис. 4.7.Схема реализации модемной связи.
Для осуществления связи один модем вызывает другой по номеру телефона, а тот отвечает на вызов. Затем модемы посылают друг другу сигналы, согласуя подходящий им обоим режим связи. После этого передающий модем начинает посылать модулированные данные с согласованными скоростью (количеством бит в секунду) и форматом. Модем на другом конце преобразует полученную информацию в цифровой вид и передает её своему компьютеру. Закончив сеанс связи, модем отключается от линии. Управление модемом осуществляется с помощью специального коммутационного программного обеспечения.
Модемы бывают внешние, выполненные в виде отдельного устройства, и внутренние,представляющие собой электронную плату, устанавливаемую в системном блоке компьютера.
Почти все модемы поддерживают и функции факсов. Факс—это устройство факсимильной передачи изображения по телефонной сети. Название "факс" произошло от слова "факсимиле", означающее точное воспроизведение графического оригинала (подписи, документа и т.д.) средствами печати. Модем, который может передавать и получать данные как факс, называется факс-модемом.
4.7.Классификация программного обеспечения ПК.[17])
Основной функцией компьютера является обработка информации. Выше была рассмотрена аппаратная реализация компьютера. Рассмотрим теперь, каким образом компьютер обрабатывает информацию.
В 50-60-е годы компьютер мог только вычислять. Процесс обработки информации состоял в операциях над числовыми данными.
В 70-е годы компьютер «научился» работать с текстом. Пользователь получил возможность редактировать и форматировать текстовые документы. В настоящее время большая часть компьютеров и большая часть времени используется для работы именно с текстовыми данными.
В 80-е годы появились первые компьютеры, способные работать с графической информацией. Сейчас компьютерная графика широко используется в деловой графике (построение диаграмм, графиков и так далее), в компьютерном моделировании, при подготовке презентаций, при создании Web-сайтов, в рекламе на телевидении, в анимационном кино и так далее. Применение компьютеров для обработки графических данных постоянно расширяется.
В 90-е годы компьютер получил возможность обрабатывать звуковую информацию. Любой пользователь современного персонального компьютера может воспользоваться стандартными приложениями Windows для прослушивания, записи и редактирования звуковых файлов. Работа со звуковыми данными является неотъемлемой частью мультимедиа технологии.
Для того чтобы числовая, текстовая, графическая и звуковая информация могли обрабатываться, они должны быть представлены в форме данных. Данные хранятся и обрабатываются в компьютере на машинном языке, то есть в виде последовательностей нулей и единиц.
Для того чтобы процессор мог обрабатывать данные, он должен получить определенную команду (инструкцию). Обычно для решения какой-либо задачи требуется не единичная команда, а их последовательность. Такая последовательность команд (инструкций) называется программой.
На заре компьютерной эры, в 40-50-е годы, программы разрабатывались непосредственно на машинном языке, то есть на том языке, который понимает процессор. Такие программы представляли собой очень длинные последовательности нулей и единиц, в которых человеку разобраться было очень трудно.
В 60-е годы стали использовать языки программирования высокого уровня (Алгол, Фортран, Basic, Pascal и др.), которые позволили существенно облегчить работу программистов. В настоящее время с появлением систем визуального программирования (Visual Basic, Delphi и др.) создание программ стало доступно даже для начинающих пользователей компьютера.
Примечание.
Программная обработка данных на компьютере реализуется следующим образом. После запуска на выполнение программы, хранящейся во внешней долговременной памяти, она загружается в оперативную память. Процессор последовательно считывает команды программы и выполняет их. Необходимые для выполнения команды данныезагружаются из внешней памяти в оперативную и над ними производятся необходимые операции. Данные, полученные в процессе выполнения команды, записываются процессором обратно в оперативную или внешнюю память.
Таким образом, под программным обеспечением (Software) понимается совокупность всех программ, выполняемых вычислительной системой. Программное обеспечение (ПО) — это неотъемлемая часть компьютерной системы. Оно является логическим продолжением технических средств. Сфера применения конкретного компьютера определяется созданным для него ПО. В зависимости от функций, выполняемых программным обеспечением, его можно разделить на две группы: системное и прикладное ПО.
Системное ПО организует процесс обработки информации в компьютере и обеспечивает нормальную рабочую среду для прикладных программ. Оно достаточно тесно связано с аппаратными средствами компьютера.
Прикладное ПОпредназначено для решения конкретных задач пользователя и организации вычислительного процесса в целом.
При построении классификации ПО нужно учитывать тот факт, что стремительное развитие вычислительной техники и расширение сферы приложения компьютеров резко ускорили процесс эволюции программного обеспечения. Соотношение между требующимися программными продуктами и имеющимися на рынке меняется очень быстро. Даже классические программные продукты, такие, как операционные системы, непрерывно развиваются и наделяются интеллектуальными функциями, многие из которых ранее относились только к интеллектуальным возможностям человека.
4.7.1.Системное ПО. [18])
В состав системного ПО входят:
Операционные системы (ОС);
Сервисные программы;
Системы программирования (трансляторы языков программирования, библиотеки подпрограмм и т.д.);
Программы технического обслуживания.
Рассмотрим эти разновидности системного ПО подробнее.
4.7.1.1.Операционные системы.
Определение. Операционная система — это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которых — организовать взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ.
Примечание.
Операционная система выполняет роль связующего звена между аппаратуройкомпьютера, выполняемыми программамиипользователем. Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера — на жестком диске. При включении питания компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ. Этот процесс называется загрузкой операционной системы.
В функции операционной системы входит:
Осуществление диалога с пользователем;
Управление вводом-выводом данных;
Распределение ресурсов вычислительной системы;
Запуск программ на выполнение;
Вспомогательные операции обслуживания;
Передача информации между различными внутренними устройствами;
Программная поддержка работы периферийных устройств и т.д.
ОС загружается при включении компьютера. Она предоставляет пользователю удобный способ общения (пользовательский интерфейс) с вычислительной системой.
Определение. Пользовательский интерфейс — это программные и аппаратные средства взаимодействия пользователя с программой или ЭВМ.
Пользовательский интерфейс может бытькоманднымили объектно-ориентированным.
Определение. Командный интерфейс предполагает ввод пользователем команд с клавиатуры при выполнении действий по управлению ресурсами компьютера.
Определение. Объектно-ориентированный интерфейс — это управление ресурсами вычислительной системы посредством осуществления операций над объектами, представляющими файлы, каталоги (папки), дисководы, программы, документы и т. д.
Кроме того, выделяют также и программный интерфейс.
Определение. Программный интерфейс — это совокупность средств, обеспечивающих взаимодействие устройств и программ в рамках вычислительной системы.
Операционные системы классифицируются по:
Количеству одновременно работающих пользователей: однопользовательские, многопользовательские.
Числу задач, одновременно выполняемых под управлением системы: однозадачные, многозадачные.
Количеству поддерживаемых процессоров: однопроцессорные, много-процессорные.
Разрядности кода ОС: 8-разрядные, 16-разрядные, 32-разрядные, 64-разрядные.
типу интерфейса: командные (текстовые) и объектно-ориентированные (графические).
Типу доступа пользователя к ЭВМ: с пакетной обработкой, с разделением времени, реального времени.
Типу использования ресурсов: сетевые, локальные.
Рассмотрим некоторые из наиболее известных ОС.
Операционная система MS DOS.ОС MS DOS (Microsoft Disk Operating System)— самая распространенная ОС на 16-разрядных персональных компьютерах. Она была выпущена в 1981 году в связи с появлением IBM PC.
Операционные системы семейства DOS являются 16-ти разрядными однозадачными ОС и обладают следующими характерными чертами и особенностями:
Пользовательский интерфейс осуществляется с помощью команд, вводимых пользователем;
ОСимеютмодульную структуру, что упрощает перенос системы на другие типы аппаратных платформ;
Небольшой объем доступной оперативной памяти (640 Кбайт).
Существенным недостатком операционных систем DOS является отсутствие средств защиты от несанкционированного доступа к ресурсам ПК и ОС.
MS DOS состоит из следующих основных модулей:
Базовая система ввода/вывода (BIOS — Basic Input-Output System). Она выполняет наиболее простые и универсальные услуги операционной системы, связанные с осуществлением ввода-вывода. В функции BIOS входит также автоматическое тестирование основных аппаратных компонентов при включении машины и вызов блока начальной загрузки DOS.
Блок начальной загрузки (Boot Record — загрузчик) Это короткая программа, функция которой заключается в считывании с диска в оперативную память двух других частей DOS — модуля расширения базовой системы ввода/выводаимодуля обработки прерываний.
Модуль расширения базовой системы ввода/вывода (IO.SYS) создает возможность использования дополнительных драйверов, обслуживающих новые внешние устройства, а также драйверов для нестандартного обслуживания внешних устройств.
Модуль обработки прерываний (MSDOS.SYS). Он реализует основные высокоуровневые услуги DOS.
Командный процессор (COMMAND.COM). Обрабатывает команды, вводимые пользователем.
Утилиты MS DOS (от лат. utilitas) — программы, поставляемые вместе с операционной системой в виде отдельных файлов и выполняющие действия обслуживающего характера.
Операционные системы Windows. В настоящее время большинство ПК работают под управлением той или иной версии операционной системы Windows фирмы Microsoft.
Так Windows 95 представляет собой универсальную высокопроизводительную многозадачную 32-разрядную ОС нового поколения с графическим интерфейсом и расширенными сетевыми возможностями.
Определение. Windows 95— интегрированная среда, обеспечивающая эффективный обмен информацией между отдельными программами и предоставляющая пользователю широкие возможности работы с текстовой, графической, звуковой и видеоинформацией. Интегрированность подразумевает также совместное использование ресурсов компьютера всеми программами.
Эта операционная система обеспечивает работу пользователя в сети, предоставляя встроенные средства поддержки для обмена файлами и меры по их защите, возможность совместного использования принтеров, факсов и других общих ресурсов. Windows 95 позволяет отправлять сообщения электронной почтой, факсимильной связью, поддерживает удаленный доступ. Применяемый в Windows 95 защищённый режим не позволяет прикладной программе в случае сбоя нарушить работоспособность системы, надежно предохраняет приложения от случайного вмешательства одного процесса в другой, обеспечивает определённую устойчивость к вирусам.
Пользовательский интерфейс Windows 95 прост и удобен. Система предназначена для установки на настольных ПК и компьютерах блокнотного типа с процессором i486 или Pentium. Рекомендуемый размер оперативной памяти 64-128 Мбайт. После включения компьютера и выполнения тестовых программ BIOSоперационная система Windows 95 автоматически загружается с жесткого диска.
Windows 98 отличается от Windows 95 тем, что в ней операционная система объединена с браузером Internet Explorer посредством интерфейса, выполненного в виде Web-браузера. Кроме этого, в ней улучшена совместимость с новыми аппаратными средствами ПК, она одинаково удобна для использования как в настольных, так и в портативных компьютерах.
Windows NT (NT — New Technology) — это операционная система, использующая все возможности новейших моделей персональных компьютеров и работающая без DOS. Windows NT — 32-разрядная ОС со встроенной сетевой поддержкой и развитыми многопользовательскими средствами. Она предоставляет пользователям истинную многозадачность, многопроцессорную поддержку, секретность, защиту данных и многое другое. Эта операционная система очень удобна для пользователей, работающих в рамках локальной сети, для коллективных пользователей, особенно для групп, работающих над большими проектами и обменивающихся данными.
Windows 2000 Professional — операционная система нового поколения для делового использования на самых разнообразных компьютерах — от портативных до серверов. Эта ОС является удобной для ведения коммерческой деятельности в Internet. Она объединяет присущую Windows 98 простоту использования с присущими Windows NT надежностью, экономичностью и безопасностью.
Windows CE 3.0 — операционная система для мобильных вычислительных устройств, таких, как карманные компьютеры, цифровые информационные пейджеры, сотовые телефоны, мультимедийные и развлекательные приставки, включая DVD-проигрыватели и устройства целевого доступа в Internet. Windows CE — 32-разрядная многозадачная операционная система, имеющая открытую архитектуру, разрешающую использование множества устройств. Онакомпактна, но высоко производительна. Это мобильная система, функционирующая с микропроцессорами различных марок и изготовителей. Для нее есть программы Word и Excel, которые совместимы с их настольными аналогами. Имеет интегрированную систему управления питанием.
Операционная система OS/2. ОС OS/2 была разработана фирмой IBM в 1987 году в связи с созданием нового семейства ПК PS/2. OS/2 (Operating System/2) является 32-разрядной графической многозадачной операционной системой для IBM PS-совместимых компьютеров, позволяет организовать параллельную работу нескольких прикладных программ, обеспечивая при этом защиту одной программы от другой и операционной системы от работающих в ней программ. OS/2 обладает удобным графическим пользовательским интерфейсом и совместима с файловой системой DOS, что дает возможность использовать данные как в DOS, так и в OS/2 без каких-либо преобразований. Главный недостаток OS/2 — малое число приложений для нее, что делает эту систему менее популярной, чем MS-DOS и Windows.
Операционная система Unix.ОСUnixбыла создана в Bell Telephone Laboratories. Unix — многозадачная многопользовательская операционная система. Ядро ОС Unix написано на языке высокого уровня C и имеет только около 10 процентов кода на ассемблере. Это позволяет переносить Unix на другие аппаратные платформы и достаточно легко вносить в нее серьезные изменения и дополнения. В многочисленные существующие версии Unix постоянно вносятся изменения. С одной стороны, это расширяет возможности системы, делает ее мощнее и надежнее, с другой — ведет к появлению различий между существующими версиями. В связи с этим возникает необходимость стандартизации различных свойств системы. Наличие стандартов облегчает переносимость приложений между различными версиями Unix и защищает как пользователей, так и производителей программного обеспечения. Поэтому в 80-х годах разработан ряд стандартов, оказывающих влияние на развитие Unix. Сейчас существуют десятки операционных систем, которые можно объединить под общим названием Unix. В основном, это коммерческие версии, выпущенные производителями аппаратных платформ для компьютеров своего производства. Несмотря на разнообразие версий Unix, основой всего семейства являются принципиально одинаковая архитектура и ряд стандартных интерфейсов. Для системного администратора переход на другую версию не составит большого труда, а для пользователей он может и вовсе оказаться незаметным. Файловая система Unix — это не только доступ к данным, хранящимся на диске. Через унифицированный интерфейс файловой системы осуществляется доступ к терминалам, принтерам, сети и т.п. Для Unix имеется большое количество приложений, в том числе свободно распространяемых, начиная от простейших текстовых редакторов и заканчивая мощными системами управления базами данных.
Примечание.
Unix является одной из наиболее открытых систем. Кроме того, она способна выполнять большое количество различных функций, в частности, работать, как вычислительный сервер, как сервер базы данных, как сетевой сервер, поддерживающий важнейшие сервисы сети и т.д.
Операционная система Linux. Начало созданию системы Linux положено финским студентом Линусом Торвальдсом (Linus Torvalds). В сентябре 1991 года он распространил по электронной почте первый прототип своей операционной системы, и призвал откликнуться на его работу всех, кому она нравится или нет. С этого момента многие программисты стали поддерживать Linux, добавляя драйверы устройств, разрабатывая разные приложения и др. Атмосфера работы энтузиастов над полезным проектом, а также свободное распространение и использование исходных текстов стали основой феномена Linux. В настоящее время Linux — очень мощная бесплатно распространяемая (free) операционная система. Линус Торвальдс разработал не саму операционную систему, а только ее ядро, подключив уже имеющиеся компоненты. Сторонние компании, увидев хорошие перспективы для развития своего бизнеса, довольно скоро стали насыщать ОС утилитами и прикладным ПО. Недостаток такого подхода — отсутствие унифицированной и продуманной процедуры установки системы, и это до сих пор является одним из главных сдерживающих факторов для более широкого распространения Linux.
Примечание.
Феномен Linux вызвал к жизни разговоры о том, что родилась новая философия программирования, принципиально отличающаяся от того, что было раньше. Традиционные стадии жизненного цикла программного продукта таковы — анализ требований, разработка спецификаций, проектирование, макетирование, написание исходного текста, отладка, документирование, тестированиеисопровождение. Однако, Linux создавалась по-иному. Готовый работающий макет постоянно совершенствовался и развивался группой энтузиастов, действия которых лишь слегка координировались.
Операционные системы реального времени (ОС РВ). Термин «реальное время» в самом широком смысле слова можно применять к системе по обработке информации в тех случаях, когда требуется, чтобы система имела гарантированное время реакции, то есть задержка ответа не превышала определенного времени. Как правило, это время колеблется от нескольких микросекунд до нескольких десятых долей секунды.
ОС РВ в основном применяются в автоматизации таких областей, как добыча и транспортировка нефти и газа, управление технологическими процессами, водоснабжение, энергетика, управление роботами, банковское дело и др.
Среди наиболее известных ОС РВ для IBM PC используются RTMX, AMX, OS-9000, FLEX OS, QNX и др. Из них выгодно выделяется 32-разрядная ОС PB QNXсвоим полным набором инструментальных средств, к которым пользователь привык при работе с ОС семейства DOS или UNIX.
4.7.1.2.Сервисные программы.
Определение. Сервисное программное обеспечение — это совокупность программных продуктов, представляющих пользователю дополнительные услуги в работе с компьютером и расширяющих возможности операционных систем.
По функциональным возможностям сервисные программы можно разделить на:
Улучшающие пользовательский интерфейс;
Защищающие данные от разрушения и несанкционированного доступа;
Восстанавливающие данные;
Ускоряющие обмен данными между диском и ОЗУ;
Архивации — разархивации;
Антивирусные средства.
По способу организации и реализации сервисные средства могут быть представлены оболочками, утилитамииавтономными программами. Разница между оболочками и утилитами зачастую выражается лишь в универсальностипервых и специализации вторых.
Определение. Оболочки— это программы, созданные для упрощения работы со сложными программными системами, такими, например, как DOS. Они преобразуют неудобный командный пользовательский интерфейс в дружественный графический интерфейс или интерфейс типа "меню". Оболочки предоставляют пользователю удобный доступ к файлам и обширные сервисные услуги.
Самая популярная оболочка для ОС MS DOS IBM-совместимых ПК — пакет программ Norton Commander. Он обеспечивает:
Создание, копирование, пересылку, переименование, удаление, поиск файлов, а также изменение их атрибутов;
Отображение дерева каталогов и характеристик входящих в них файлов в форме, удобной для восприятия человека;
Создание, обновление и распаковку архивов (групп сжатых файлов);
Просмотр текстовых файлов;
Редактирование текстовых файлов;
Выполнение из её среды практически всех команд DOS;
Запуск программ;
Выдачу информации о ресурсах компьютера;
Создание и удаление каталогов;
Поддержку межкомпьютерной связи;
Поддержку электронной почты через модем.
Наиболее известными сервисными средствами являются программы обслуживания магнитных дисков, программы архивации данных и антивирусные программные средства. Рассмотрим их подробнее.
Программы обслуживания магнитных дисков -— эти программы предназначены для автоматического поиска ошибок и неисправностей в работе магнитных дисков (гибких и жестких), причинами которых могут быть:
Физическое повреждение магнитного слоя;
Загрязнение поверхности диска;
Аварийное отключение ПК;
Несвоевременное извлечение дискет из дисководов;
Перезагрузка ОС после аварийной ситуации;
Воздействие компьютерных вирусов;
Фрагментация файлов при интенсивной эксплуатации ПК и т.д.
Для восстановления удаленных файлов и каталогов на диске применяются программы Undelete (в составе ОС MS DOS) и UnErase (пакет сервисных программ Norton Utilites).
Для восстановления поврежденных файлов или дисков используются программы Scandisk (в составе OS MS DOS) и NDD — Norton Disk Doktor (пакет Norton Utilites). Повреждения могут проявляться в виде физическихилилогических дефектов.
Физические дефекты возникают в результате механических повреждений, воздействия электромагнитных полей или старения магнитного покрытия диска (дефектные сектора и кластеры).
Логические дефекты связаны с повреждениями системной области диска на нулевой дорожке (таблица разделов жесткого диска, FAT–таблица, загрузочный сектор, каталоги диска). При этом на диске образуются потерянные или общие кластеры, что приводит к засорению дискового пространства.
Файл, занимающий на диске несмежные кластеры, называется фрагментированным. Для устранения фрагментации дисков применяются программы Speed Disk (пакет Norton Utilites) и Defrag (в составе MS DOS).