Классификация технических средств информатизации
Применяемые технические средства в значительной степени одинаковы для разных предметных областей, что позволяет говорить о возможности их классификации. Попытки систематизации технических средств информатизации предпринимались и ранее. Предложить единую для всех систему классификации пока не удалось, из-за значительного отличия этих средств друг от друга по параметрам, областям применения, разнообразию фирм изготовителей, появлению всё более новых технических средств, включающих в себя несколько видов, отличающихся по принципу действия и т.п. Поэтому для изучения данной проблемы предлагается рассмотреть некоторое условное их деление.
Практически любые технические средства по назначению можно разделить на универсальные для использования в различных областях применения и специальные, созданные для эксплуатации в специфических условиях или сферах деятельности, например, в сложных климатических условиях, в информационных центрах и др. В большинстве случаев используются универсальные технические средства, применение которых снижает финансовые затраты на снабжение расходными материалами и ремонт, позволяет использовать типовые решения, облегчает их освоение, эксплуатацию и др.
Ранее предлагалось деление технических средств информационной деятельности по принципу действия на следующие группы: механические, электромеханические, электрические, электронные, фотооптические и пневматические.
Эта классификация не устарела и ныне, хотя она не учитывает такие технические средства как копировально-множительная техника, аудиовизуальные и мультимедийные средства и др. Следует отметить, что некоторые технические средства содержат различные (смешанные) по принципу действия устройства или, являясь одинаковыми по назначению (пишущая машинка), одновременно относятся к различным группам, поэтому однозначно их разделять не всегда оказывается возможным. Постоянно появляются новые технические средства информатизации. В то же время классификация позволяет сформировать представление о разнообразии видов и типов технических средств, используемых в повседневной работе, а также о широком круге проблем, возникающих при попытке механизировать, компьютеризировать информационные процессы и вообще использовать любые технические средства в организации.
Представим классификацию этих средств с учётом высказанных выше соображений:
Механические, приводимые в движение мускульной силой человека, (тележки, пишущие машинки, раздвижные стеллажи и т.д.).
Электромеханические, использующие в качестве источника движения электродвигатель (лифты и конвейеры для транспортировки носителей информации, стеллажи, электрические пишущие машинки и др.).
Электрические, применяющие электрические сигналы постоянного или переменного тока, например, общее и местное освещение, телефонная и радиосвязь, электрическое табло, датчики электрических сигналов.
Фотооптические, использующие фотоэффект для получения изображений, например, микрофильмирующие устройства, фотонаборные машины, проекторы, фотооптические датчики сигналов. К ним можно отнести технические средства, использующие лазерные устройства: копиры, принтеры, сканеры, CD и DVD -проигрыватели, факсимильные аппараты и др.
Электронные, различные виды вычислительной техники, телевизоры и промышленное и офисное телевидение, электронные датчики сигналов, звуковые колонки, модемы и т.п.
Электронномеханические, например, проигрыватели и плееры, магнитофоны, видеомагнитофоны и видеоплееры, CD и DVD-проигрыватели, музыкальные центры и др.
Пневматические, например, стеллажи и подъемники.
Основными техническими устройствами информатизации являются компьютеры и подключаемые к ним дополнительные устройства, расширяющие их возможности.
Типы компьютеров, назначение и возможности использования.
Архитектура ПЭВМ. Компьютерные системы SOHO
ЭВМ – буквально расшифровывается, как электронно-вычислительная машина. Под этой аббревиатурой понимается электронное устройство для автоматической обработки различных данных (информации). Синоним – компьютер (англ. «Computer» – вычислитель).
При рассмотрении вычислительной техники обычно выделяют: персональные, SOHO, корпоративные компьютеры и суперкомпьютеры. Рассмотрим компоненты этой достаточно условной классификации.
Персональные компьютеры (ПК) представляют информационно-вычислительные системы, ресурсы которых направлены на обеспечение деятельности одного работника (пользователя). Это наиболее многочисленный класс средств вычислительной техники (СВТ), включающий, в основном, IBM PC и Macintosh (фирмы Apple) совместимые ПК. Интенсивное развитие получают практически с начала их появления на рынке (с начала 1980-х гг.), сочетая в себе для пользователей относительно невысокую стоимость с достаточно широкими возможностями.
Своим рождением персональный (настольный) компьютер обязан микроЭВМ, появившимся в конце 1970-х годов. Такое название связывалось с малыми размерами ЭВМ, предшественниками которых были большие ЭВМ, позволяющими размещать их на обычном столе. В августе 1981 года фирма IBM объявила о выпуске первого своего ПК с оригинальной дисковой операционной системой DOS фирмы Microsoft (MS DOS). Компьютеры, выпускаемые другими фирмами и отвечающие всем основным требованиям и параметрам, предъявляемым фирмой IBM, называются совместимыми и составляют клон IBM-совместимых компьютеров.
Компьютеры, выпускаемые ведущими фирмами-производителями, называют «brand-name». Хорошие компьютеры мало известных на рынке компьютеров фирм называют «no-name», а компьютеры национальной марки – «local-name». В России такие ПК называют «russian-name» или «local rassian-name».
Компьютеры с аббревиатурой «SOHO» (SmallOffice/HomeOffice) предназначены для использования в небольших офисах или как домашние ПК. Развитие информационной технологии и различные социальные причины приводят всё большее количество людей к работе на ПК в домашних условиях. Наиболее популярные направления деятельности SOHO – бухгалтерский учёт, консультации по финансированию предприятий, информационное обслуживание, обновление БД клиентов, маркетинговые и рекламные услуги подготовка издательской продукции и другие.
Корпоративные компьютеры (иногда называемые мини-ЭВМ или main frame) представляют вычислительные системы, обеспечивающие совместную деятельность многих работников в рамках одной организации, одного проекта, одной сферы информационной деятельности при использовании одних и тех же информационно-вычислительных ресурсов. Это многопользовательские вычислительные системы, имеющие центральный блок с большой вычислительной мощностью и значительными ИР, к которому подсоединяется большое число рабочих мест с минимальной оснащенностью (видеотерминал, клавиатура, устройство позиционирования типа «мышь» и, возможно, устройство печати). В качестве рабочих мест, соединенных с центральным блоком корпоративного компьютера, могут использоваться и ПК. Область применения корпоративных компьютеров – реализация ИТ в различных предметных областях и сферах деятельности крупных финансовых, производственных и иных организаций, создание информационных систем, обслуживающих большое число пользователей в рамках одной функции (библиографические и иные БД, биржевые и банковские системы, продажа билетов и т. п.).
Суперкомпьютеры позиционируются как вычислительные системы с предельными характеристиками вычислительной мощности и ИР. Они используются в военной и космической областях деятельности, фундаментальных научных исследованиях, глобальном прогнозировании погоды и др. К ним также относят высокопроизводительные мини ЭВМ, объединяемые общей шиной с общей памятью.
Приведенная классификация учитывает автономное использование ВС. Ныне преобладает тенденция объединения различных типов компьютеров в вычислительные сети, позволяющая интегрировать информационно-вычислительные ресурсы для наиболее эффективной реализации информационных технологий.
Кроме того, отметим, например, что ПК, в свою очередь, делятся на: настольные («Desktop») и переносные («Notebook»), электронные квантовые и нейронные устройства и т.д.
Основой «строительной» единицы квантового компьютера является кубит (англ. аббревиатура «qubit» означает «QuantumBit»). В нём используется понятие волновой функции, представляемое в виде вектора с большим числом значений. При этом кубит в единицу времени равен и «0», и «1», тогда как классический бит в ту же единицу времени равен либо «0», либо «1». В квантовых компьютерах используются элементарные логические операции (дизъюнкция, конъюнкция и квантовое отрицание), с помощью которых организуется логика их работы.
ПК делятся на настольные («Desktop»), напольные (типа «BigTower») и переносные (ноутбуки, карманные ПК (КПК), электронные справочники, переводчики и другие компактные системы).
Персональный компьютер — универсальное техническое устройство. По мере необходимости его конфигурацию (состав) можно изменять. При этом существует понятие базовой (стандартной) конфигурации, которое не статично, а отражает уровень развития в данной предметной области.
Рассмотрим современную стандартную конфигурацию ПК (Рис. 6-1).
ПК стандартной конфигурации состоит из: системного блока, дисплея(монитора), клавиатуры, манипулятора «мышь». Порой в этот состав включают и печатающее устройство (принтер).
Системный блок – основной узел (компонент, модуль) ПК, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Внутри системного блока, кроме внутренних системных устройств (материнская плата с процессором и сопроцессором, память, контролеры устройств и др.), могут находиться такие внешние устройства, как: накопители на гибких и жестких магнитных дисках, драйверы CD и DVD, звуковая и видео платы, сетевая плата, факс-модем и другие, например, стример.
Рис. 6-1. Стандартная конфигурация ПК
Системный блок обычно имеет две разновидности формы внешнего вида: горизонтальная – «А» и вертикальная – «Б». ПК с горизонтально расположенным системным блоком принято называть «Desktop» (рис.6-1). Они делятся на плоские и особо плоские («Slim»).
В некоторых конструкциях ПК в одном корпусе располагают монитор и системный блок, образующие единую конструкцию – моноблок, например, выпускаемых фирмой Apple и компактных ПК.
ПК с системными блоками в форме вертикальной башни (англ. «tower») выпускаются в виде трёх основных размеров: «MiniTower» (настольная малоразмерная конструкция), «MidiTower» (настольная среднеразмерная конструкция) и «BigTower» (напольная полноразмерная конструкция).
В корпус системного блока ПК встроен блок питания находящихся в нём устройств.
Рассмотрим подробнее системный блок.
На его передней панели имеется несколько кнопок и лампочек. Первая кнопка служит для включения/выключения ПК и называется «Power». Когда блок включён, горит лампочка зелёного цвета иногда с аналогичным названием «Power».
Вторая кнопка называется «Reset» и предназначена для осуществления полной перезагрузки компьютера без отключения электропитания. При её нажатии происходит очистка оперативного запоминающего устройства и начинается процесс подготовки ПК к работе. На эту кнопку нажимают в тех случаях, когда не удаётся другими способами (программно или одновременным нажатием трёх клавиш Ctr, Alt и Del) вывести ПК из состояния «зависания». Такое состояние возникает при отсутствии реакции ПК на нажатие любых клавиш и их комбинаций на клавиатуре.
Практически все компьютеры имеют однотипную структуру (архитектуру). Любой компьютер состоит из устройств (блоков, плат, модулей, карт), являющихся важными и необходимыми или полезными, но без которых компьютер может работать. Все они соединяются между собой специальной внутренней линией связи, называемой шиной данных или магистралью. Через эту шину каждое устройство компьютера посылает и принимает адресные сигналы от других устройств.
Дадим краткую характеристику основным устройствам персональных компьютеров, архитектура которых представлена на Рис. 6-2.
Рис. 6-2. Архитектура ПК
К внутренним устройствам относятся:
1) Процессор – электронная схема, выполняющая все вычисления и обработку информации.
2) Сопроцессор дополнительный процессор, служащий для поддержки (ускорения) математических вычислений.
В современных компьютерах они (1 и 2) размещаются в одном корпусе микросхемы процессора.
3) ОЗУ – оперативное запоминающее устройство. Из неё процессор берет данные для работы. В последнее время широко используется кэш-память – буферная память, расположенная между процессором и оперативной памятью и служащая для ускорения выполнения повторяющихся операций и команд без участия процессора.
4) ПЗУ – постоянное запоминающее устройство (включая BIOS). К нему же относят CMOS – полупостоянную память.
5) Шина – магистраль передачи данных между ОП и контроллерами – служит для организации взаимодействия и согласования параметров внутренних и внешних устройств. По ней осуществляется обмен всеми машинными командами в компьютере.
6) Специальные контроллеры и адаптеры, с помощью которых к ЭВМ подключаются все внешние устройства, каждое из которых имеет свой уникальный адрес (аналогично почтовому адресу). С помощью адреса процессор определяет к какому или каким внешним устройствам ЭВМ в соответствующий момент времени будет направлена определённая команда. Контроллеры и адаптеры могут находиться как внутри системного блока на материнской плате или картах дополнительных внешних устройств, так и вне его, внутри ряда внешних устройств.
Внешние устройства осуществляют связь компьютера с внешним миром. С помощью контроллеров или адаптеров они подключаются к компьютеру через специальную «магистраль» или « шину» и подразделяются на устройства ввода, вывода информации, манипуляторы и накопители на гибких, жестких магнитных и магнитооптических дисках, компакт дисках и т.п. (внешняя постоянная или долговременная память), звуковые и сетевые карты (платы), факс-модемы и другие устройства, например, стримеры. Внешние устройства могут находиться как внутри системного блока, так и вне его. Они подключаются к системному блоку с помощью специальных интерфейсных кабелей.
Такие устройства, как модемы, дисководы для компакт-дисков, стримеры и.т.д. могут производиться и как внешние, и как внутренние устройства.
Внешние устройства, удалённые от системного блока на определённое расстояние называют периферийными устройствами.
Рассмотрим более подробно устройства ПК.
Назад к разделу "Тема 6. Технические средства информатизации"
Вперед к разделу "Внутренние устройства компьютеров. Процессоры и память"