Вычислительные комплексы по хранению и реализации информации

Изобретение микропроцессорной технологии и персональных компьютеров дало толчок к переходу от «индустриального к информационному обществу, в котором большинство работающих благодаря появлению компьютеров и программно-управляемых устройств приобрело новое качество по производству, хранению, переработке и реализации информации с особенно высшей ее формой – знанием» [1].

Сегодня практически во всех отраслях промышленности со сложившимися широким кругом экономических, статистических и научно-технических задач появились разнообразные вычислительные комплексы, обеспечивающие за тысячные доли секунд не только последовательный расчет необходимой величины по данным из нескольких источников, но и оптимизирующие этот процесс вычислений путем электронного обмена (действий) большим объемом понятной информацией.

Созданное для них программное обеспечение заметно упрощает работу с расчётами и обменом информацией, дает возможность взаимодействовать без посредников. Сегодня с помощью компьютеров инженеры создают 3d- модели конструкций и рассчитывают их на прочность.

По принципу устройства вычислительную технику можно сравнить с человеком, чьи органы выполняют те же функции, что и устройства машины. К примеру, функцию хранения информации у человека выполняет память, у вычислительной техники - устройства памяти (жёсткие диски и оперативная память); функцию обработки информации: у человека – мозг, у техники – процессор; приём информации: у человека – органы чувств, у машины – устройства ввода (клавиатура, мышь, микрофон и т.д.); передачу информации: у человека – речь, жесты, у компьютера – устройства вывода (монитор, принтер, динамики и т.д.). Однако ум человека (самостоятельно управляемый своими действиями) никак нельзя сравнить с умом машины (строго подчиненным заложенной в него программой). Это указывает на то, что каким бы не был совершенный компьютер, он не способен на осмысленные действия, он работает только по заданному алгоритму, который устанавливает ему оператор – человек.

Рассмотрим структуру вычислительной машины, за счет которой автоматически в определенной последовательности выполняется набор команд по вводу, хранению, обработке и выводу информации. В нашем случае универсальным техническим средством для автоматической обработки информации это будет компьютер.

Структурная схема компьютера представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Структурная схема компьютера

Однако для функционирования данной системы, качества его работы необходимо аппаратное обеспечение.

Аппаратное обеспечение – это некая совокупность технических, электронных и механических устройств, обеспечивающих исправное функционирование сетей передачи данных; это общее описание компьютерной системы; это комплектующие средства («железо»).

Аппаратное обеспечение, за счет которого функционирует вычислительная машина, представлено:

• •    Материнской платой – коллекцией разъёмов для установки (сбора) комплектующих компьютера: процессора, сопроцессора, постоянной памяти (ROM), оперативной памяти (DRAM), КЭШ-памяти (SRAM), интерфейсной схемы, графического адаптера и т.д. Ее срок службы – 5-10 лет.

• •    Процессора (электронного блока) – машинного мозга, осуществляющего выполнение программ и управляю-

• Рисунок 2. Аппаратное обеспечение электронновычислительной машины

щего работой всех устройств компьютера. Его главная характеристика – это тактовая частота в 1 секунду, архитектура, производительность, энергосбережение.

• •    Оперативной памяти (ОЗУ) – оперативного запоминающего энергозависимого устройства для временного хранения информации в специальных ячейках. Ее еще называют памятью динамического типа

• •    Постоянной памяти (ПЗУ) – предназначенной для хранения ряда коротких универсальных программ, необходимых для функционирования ПК. Если ОЗУ записывает и считывает информацию, которая стирается при выключении компьютера, то ПЗУ только считывает эту записанную информацию, но при выключении компьютера – сохраняет.

Аппаратное обеспечение устройства – это все части устройства, обеспечивающие его исправную работу [1].

Аппаратное обеспечение электронно-вычислительной машины – это обобщённое название оборудования, на котором работают компьютеры и сети компьютеров.

Оно включает в себя основные конструктивные компоненты, обеспечивающие рабочую конфигурацию функционирования ЭВМ [2].

В общей схеме аппаратное обеспечение электронновычислительной машины представлено на рисунке 2.

Виды аппаратного обеспечения устройств бывают основные и дополнительные. Более наглядно материал представлен на рисунке 3.

Рассмотрим основные компоненты аппаратного обеспечения устройства.

Системный блок– это, с одной стороны, функциональный элемент, защищающий внутренние компоненты компьютера от внешнего воздействия, с другой стороны, это металлический каркас, на который компактно крепятся устройства компьютера. Для специалистов – это корпус, системник или компьютер. Срок его действия по расчетам разработчиков– от 3 до 5 лет, на практике – значительно дольше. Вес его - от 8 до 13 кг.

В состав системного блока входят процессор с ячейками-регистрами хранящейся и изменяющейся информацией, запоминающие устройства для временного хранения информации в период работы машины-компьютера (оперативная память) и постоянно запоминающее устройство, запускающее машину (постоянная память), электронные схемы, блок питания (преобразует стандартные 220В из

Рисунок 3. Виды аппаратного обеспечения устройств

Рисунок 4. Устройство системного блока розетки в постоянное напряжение питания), накопители (дисководы и винчестеры, внутренние модемы) и т.д. (рисунок 4)

Монитор - устройство, предназначенное для визуального выведения информации в пикселях, выведенной на экран, диагональ которого может быть 14, 15, 17, 19 и 21 дюйм. Чем качественней монитор, тем четче и контрастнее изображение на нем. Примерный его вес – от 3,5 до 10 кг.

Клавиатура – устройство с набором кнопок для ввода информации.

К дополнительным компонентам аппаратного обеспечения устройств относятся устройства ввода информации (клавиатура, мышь, сканер и др.): Более наглядно информация представлена на рисунке 4.

Рассмотрим некоторые из них.

Клавиатура – устройство для ввода информации в компьютер через нажатие таких клавиш как: алфавитноцифровые, функциональные, специальные.

Мышь - это скользящее по поверхности стола или коврика устройство для управления курсором и отдачи различных команд на выполнение действий. Мыши бывают механические (с металлическим шаром, покрытым резиной) или шариковые, оптические (с быстрой подсветкой поверхности светодиодом-датчиком); индукционные (работающие по принципу графического планшета с повышенной точностью позиционирования); гироскопические (способное реагировать на изменение углов ориентации (движения) не только на поверхности, но и в пространстве) и другие.

Сканер (планшетный, листопротяжный, 3D сканер) - это не только оптико-электронное устройство для перевода имеющихся изображений с прозрачного или непрозрачного материала в цифровой вид, но для считывания и ввода графического изображения в компьютер.

К дополнительным компонентам аппаратного обеспечения по выводу информации (текстовой, графической или числовой) относятся монитор (дисплей), колонки, проектор, принтер, плоттер, акустические системы:

• 1.    Устройства для вывода графической информации • монитор – устройство, осуществляющее визуальное

отображение информации, является обязательным устройством любого компьютера;

• •    принтер - устройство для вывода текстовой или графической информации, хранящейся в компьютере, на бумагу или полимерную плёнку;

• •    проектор - оптический прибор для проектирования изображения предмета небольшого размера на большом экране.

К устройствам для вывода звуковой информации относятся:

• •    колонки – специальные устройства, которые устанавливаются дополнительно и служат для передачи звука;

• •    наушники – устройство с двумя небольшими динамиками, надеваемыми на голову, для прослушивания музыки, речи или иных звуковых сигналов;

• •    встроенный динамик (PC sqeaker) - простейшее устройство воспроизведения звука, применявшееся в компьютерах IBM PC.

  

  Рисунок 5. Дополнительные компоненты аппаратного обеспечения (устройства ввода информации)

  
  
  

  Рисунок 6. Классификация программного обеспечения

  
  

К дополнительным компонентам аппаратного обеспечения по устройству хранения информации относятся (жесткий диск, привод оптических дисков):

• •    жесткий диск - запоминающее устройство, основанное на принципе магнитной записи, основной накопитель оперативных данных (информаций), основные характеристики которого определяются емкостью (гигабайтами(Гб)), скоростью чтения данных, средним временем доступа, размером кэш-памяти. Подключается к материнской плате;

• •    привод оптических дисков — электромеханическое устройство для считывания и записи, посредством лазера, информации с оптических дисков в виде пластикового диска с отверстием в центре (компакт-диск, DVD и т. п.).

К дополнительным компонентам аппаратного обеспечения по устройству передачи (обмену) информации относятся (сетевая плата, модем):

Модем – устройство для связи компьютеров между собой по телефонной сети (телефонный модем) или кабельной сети (кабельный модем).

Сетевая плата (карта) – устройство, встроенное в материнскую плату компьютера, позволяющее ему взаимодействовать с другими устройствами сети.

Источник бесперебойного питания – источник электропитания, обеспечивающий питание при кратковременном отключении основного источника, а также защиту от помех в сети основного источника.

Без аппаратного обеспечения не может существовать и программное обеспечение.

Программное обеспечение (ПО) – это набор специальных программ ПК по обеспечению работоспособности компьютера от постановки задачи до получения результата. Анализ научной литературы позволяет определить его возможности[1]:

• •    в усовершенствовании организации работы вычислительной системы с целью максимального использования ее возможностей;

• •    в повышении производительности и качества труда пользователя;

• •    в адаптированности программ пользователя к ресурсам конкретной вычислительной системы;

• •    в расширении ПО вычислительной системы.

Классификация программного обеспечения на сегодняшний день представлена на рисунке 6.

Системное программное обеспечение (программы общего пользования), выполняет различные вспомогательные функции, например, создание копий используемой информации, выдачу справочной информации о компьютере, проверку работоспособности устройств компьютера и т.д.

Инструментальное программное обеспечение через машинные команды разрабатывает приложения, через программы-переводчик создает новые программы.

Прикладное программное обеспечение обеспечивает редактирование текстовых документов (MS Word, Word Perfect и др.), создание рисунков или картинок, презентаций (MS Power Point, Freelance Graphics и др.), графиков (Сorel Draw, Adobe Photoshop), распознавание тестов (Fine Reader) и т.д.

Рисунок 7. Обозреватели, средства просмотра Web

Остановимся на некоторых программах, входящих в состав прикладного программного обеспечения:

• •    Microsoft Word - текстовый процессор, предназначенный для создания, просмотра и редактирования текстовых документов, с локальным применением простейших форм таблично-матричных алгоритмов.

Выпускается корпорацией Microsoft в составе пакета Microsoft Office;

• •    Adobe Photoshop - многофункциональный графический редактор растровых и векторных изображений, а также 3D;

• •    Microsoft PowerPoint – программа демонстрационной графики (создание презентаций);

• •    MathCAD, Maple, MathLab, Mathematica – программы математических расчетов;

• •    Браузеры по воспроизведению тестов, музыки, речи и т.д. (рисунок 7).

Это далеко не все возможности прикладного программного обеспечения.

Как видим, компоненты аппаратного обеспечения (устройства ввода информации) вычислительных комплексов в достаточной мере способны повысить производительность труда специалиста.