Как видно из этого списка, в информатике особое внимание уделяется вопросам взаимодействия. Для этого даже есть специальное понятие – интерфейс. Методы и средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами называют пользовательским интерфейсом. Соответственно, существуют аппаратные интерфейсы, программные интерфейсы и аппаратно-программные интерфейсы.
Основной задачей информатики является систематизация приемов и методов работы с аппаратными и программными средствами вычислительной техники. Цель систематизации состоит в выделении, внедрении и развитии передовых, наиболее эффективных технологий, в автоматизации этапов работы с данными, а также в методическом обеспечении новых технологических исследований.
Информатика как наука объединяет группу дисциплин, занимающихся изучением различных аспектов свойств информации в информационных процессах, а также применением алгоритмических, математических и программных средств для ее обработки с помощью компьютеров.
УРОК 24. Аппаратные средства компьютера (10 класс)
Информатика – практическая наука. Ее достижения должны проходить подтверждение практикой и приниматься в тех случаях, когда они соответствуют критерию повышения эффективности.
В информатике все жестко ориентировано на эффективность. Вопрос, как сделать ту или иную операцию, для информатики является важным, но не основным. Основным же является вопрос, как сделать данную операцию эффективно.
Информатика как индустрия – это инфраструктурная отрасль народного хозяйства, обеспечивающая все другие отрасли необходимыми информационными ресурсами. Индустрия информатики включает в себя предприятия, производящие вычислительную технику и ее элементы; вычислительные центры различного типа и назначения; осуществляющие производство программных средств и проектирование информационных систем; организации, накапливающие, распространяющие и обслуживающие фонды алгоритмов и программ; станции обслуживания вычислительной техники.
Сигнал (от латинского signum — знак) представляет собой любой процесс, несущий информацию.
Сообщение — это информация, представленная в определенной форме и предназначенная для передачи.
Данные — это информация, представленная в формализованном виде и предназначенная для обработки ее техническими средствами, например, ЭВМ.
Технологии, опишем составные части «ядра» современной информатики. Каждая из этих частей может рассматриваться как относительно самостоятельная научная дисциплина; взаимоотношения между ними примерно такие же, как между алгеброй, геометрией и математическим анализом в классической математике — все они хоть и самостоятельные дисциплины, но, несомненно, части одной науки.
Теоретическая информатика — часть информатики, включающая ряд математических разделов. Она опирается на математическую логику и включает такие разделы как теория алгоритмов и автоматов, теория информации и теория кодирования, теория формальных языков и грамматик, исследование операций и другие. Этот раздел информатики использует математические методы для общего изучения процессов обработки информации.
Защита программ и данных: лекция 9 «Программные закладки. Модели взаимодействия с системой»
Вычислительная техника — раздел, в котором разрабатываются общие принципы построения вычислительных систем. Речь идет не о технических деталях и электронных схемах (это лежит за пределами информатики как таковой), а о принципиальных решениях на уровне, так называемой, архитектуры вычислительных (компьютерных) систем, определяющей состав, назначение, функциональные возможности и принципы взаимодействия устройств. Примеры принципиальных, ставших классическими решений в этой области — неймановская архитектура компьютеров первых поколений, шинная архитектура ЭВМ старших поколений, архитектура параллельной (многопроцессорной) обработки информации.
Программирование — деятельность, связанная с разработкой систем программного обеспечения. Здесь отметим лишь основные разделы современного программирования: создание системного программного обеспечения и создание прикладного программного обеспечения. Среди системного — разработка новых языков программирования и компиляторов к ним, разработка интерфейсных систем (пример — общеизвестная операционная оболочка и система Windows). Среди прикладного программного обеспечения общего назначения самые популярные — система обработки текстов, электронные таблицы (табличные процессоры), системы управления базами данных. В каждой области предметных приложений информатики существует множество специализированных прикладных программ более узкого назначения.
Информационные системы — раздел информатики, связанный с решением вопросов по анализу потоков информации в различных сложных системах, их оптимизации, структурировании, принципах хранения и поиска информации. Информационно-справочные системы, информационно-поисковые системы, гигантские современные глобальные системы хранения и поиска информации (включая широко известный Internet) в последнее десятилетие XX века привлекают внимание все большего круга пользователей. Без теоретического обоснования принципиальных решений в океане информации можно просто захлебнуться. Известным примером решения проблемы на глобальном уровне может служить гипертекстовая поисковая система WWW, а на значительно более низком уровне — справочная система, к услугам которой мы прибегаем, набрав телефонный номер 09′.
Искусственный интеллект — область информатики, в которой решаются сложнейшие проблемы, находящиеся на пересечении с психологией, физиологией, лингвистикой и другими науками. Как научить компьютер мыслить подобно человеку? — Поскольку мы далеко не все знаем о том, как мыслит человек, исследования по искусственному интеллекту, несмотря на полувековую историю, все еще не привели к решению ряда принципиальных проблем. Основные направления разработок, относящихся к этой области — моделирование рассуждений, компьютерная лингвистика, машинный перевод, создание экспертных систем, распознавание образов и другие.
Источник: studopedia.org
Классификация операционных систем. ОС реального времени.
Существует несколько схем классификации операционных систем. Ниже приведена классификация по некоторым признакам с точки зрения пользователя.
По количеству одновременно работающих пользователей:
- Однопользовательские ОС позволяют работать на компьютере только одному человеку.
- Многопользовательские ОС поддерживают одновременную работу на ЭМВ нескольких пользователей за различными терминалами.
По числу процессов, одновременно выполняемых под управлением системы:
- Однозадачные ОС поддерживают выполнение только одной программы в отдельный момент времени, то есть позволяют запустить одну программу в основном режиме.
- Многозадачные ОС (мультизадачные) поддерживают параллельное выполнение нескольких программ, существующих в рамках одной вычислительной системы на некотором отрезке времени, то есть позволяют запустить одновременно несколько программ, которые будут работать параллельно, не мешая друг другу.
При многозадачном режиме, в оперативной памяти находится несколько заданий пользователей, время работы процессора разделяется между программами, находящимися в оперативной памяти и готовыми к обслуживанию процессором, Параллельно с работой процессора происходит обмен информацией с различными внешними устройствами.
Современные ОС поддерживают многозадачность, создавая иллюзию одновременной работы нескольких программ на одном процессоре. На самом деле за фиксированный период времени процессор обрабатывает только один процесс, а процессорное время делится между программами, организуя тем самым параллельную работу. Это замечание не относится к многопроцессорным системам, в которых в действительности в один момент времени могут выполняться несколько задач.
Многозадачная ОС, решая проблемы распределения ресурсов и конкуренции, полностью реализует мультипрограммный (многозадачный) режим. Многозадачный режим, который воплощает в себе идею разделения времени, называется вытесняющим (preemptive). Каждой программе выделяется квант процессорного времени, по истечении которого управление передается другой программе. Говорят, что первая программа будет вытеснена. В вытесняющем режиме работают пользовательские программы большинства ОС.
По количеству поддерживаемых процессоров (однопроцессорные, многопроцессорные):
Многопроцессорные ОС поддерживают режим распределения ресурсов нескольких процессоров для решения той или иной задачи. При многопроцессорном режиме работы два или несколько соединенных и примерно равных по характеристикам процессора совместно выполняют один или несколько процессов (программ или наборов команд). Цель такого режима – увеличение быстродействия или вычислительных возможностей.
Многопроцессорные ОС разделяют на симметричные и асимметричные. В симметричных ОС на каждом процессоре функционирует одно и то же ядро, и задача может быть выполнена на любом процессоре, то есть обработка полностью децентрализована. При этом каждому из процессоров доступна вся память.
В асимметричных ОС процессоры неравноправны. Обычно существует главный процессор (master) и подчиненные (slave), загрузку и характер работы которых определяет главный процессор.
По типу доступа пользователя к ЭВМ (с пакетной обработкой, с разделением времени, реального времени):
ОС пакетной обработки: в них из программ, подлежащих выполнению, формируется пакет (набор) заданий, вводимых в ЭВМ и выполняемых в порядке очередности с возможным учетом приоритетности.
ОС разделения времени обеспечивают одновременный диалоговый (интерактивный) режим доступа к ЭВМ нескольких пользователей на разных терминалах, которым по очереди выделяются ресурсы машины, что координируется операционной системой в соответствии с заданной дисциплиной обслуживания. Каждой программе, находящейся в оперативной памяти и готовой к исполнению, выделяется для исполнения фиксированный, задаваемый в соответствии с приоритетом пользователя интервал времени (интервал мультиплексирования). Если программа не выполнена до конца за этот интервал, ее исполнение принудительно прерывается, и программа переводится в конец очереди. Из начала очереди извлекается следующая программа, которая исполняется в течение соответствующего интервала мультиплексирования, затем поступает в конец очереди и т.д. в соответствии с циклическим алгоритмом.
ОС реального времени обеспечивают определенное гарантированное время ответа машины на запрос пользователя с управлением им какими-либо внешними по отношению к ЭВМ событиями, процессами или объектами. При таком режиме ЭВМ управляет некоторым внешним процессом, обрабатывая данные и информацию, непосредственно поступающую от объекта управления.
По разрядности кода операционной системы: восьмиразрядные, шестнадцатиразрядные, тридцатидвухразрядные, шестидесяти четырехразрядные:
Разрядность кода – это разрядность используемых аппаратных средств (например, использование 32-разрядных регистров для процессоров). Подразумевается, что разрядность ОС не может превышать разрядности процессора.
По типу интерфейса (командные (текстовые), объектно-ориентированные (как, правило, графические):
Пользовательский интерфейс – это программные и аппаратные средства взаимодействия пользователя с программой или ЭВМ. Пользовательский интерфейс бывает командным и объектно-ориентированным.
Командный интерфейс предполагает ввод пользователем команд с клавиатуры при выполнении действий по управлению ресурсами компьютера. При этой технологии в качестве единственного способа ввода информации от человека к компьютеру служит клавиатура, а компьютер выводит информацию человеку с помощью монитора. Эту комбинацию (монитор + клавиатура) стали называть консолью.
Команды набираются в командной строке. Командная строка представляет собой строку приглашения. Команда заканчивается нажатием клавиши Enter. После этого осуществляется переход в начало следующей строки. Именно с этой позиции компьютер выдает на монитор результаты своей работы.
Затем процесс повторяется.
Примечание
В командной строке записана команда создания (md) каталога Kat1 в корневом каталоге диска C.
Объектно-ориентированный интерфейс – это управление ресурсами вычислительной системы посредством осуществления операций над объектами, представляющими файлы, каталоги (папки), дисководы, программы, документы и т.д.
Разновидностью объектно-ориентированного интерфейса является графический WIMP — интерфейс (Window — окно, Image — образ, Menu — меню, Pointer — указатель). Характерной особенностью этого вида интерфейса является то, что диалог с пользователем ведется не с помощью команд, а с помощью графических образов — меню, окон, других элементов. Хотя и в этом интерфейсе подаются команды машине, но это делается «опосредованно», через графические образы. Этот вид интерфейса реализован на двух уровнях технологий: простой графический интерфейс и «чистый» WIMP-интерфейс, пример графический WIMP-интерфейс ОС Windows.
Кроме названных основных видов интерфейса можно выделить еще один – SILK — интерфейс (Speech — речь, Image — образ, Language — язык, Knowlege — знание). Этот вид интерфейса наиболее приближен к обычной, человеческой форме общения. В рамках этого интерфейса идет обычный «разговор» человека и компьютера. При этом компьютер находит для себя команды, анализируя человеческую речь и находя в ней ключевые фразы. Результат выполнения команд он также преобразует в понятную человеку форму.
По типу использования ресурсов (сетевые, не сетевые): Сетевые ОС: Novell NetWare, Windows 2008 Server.
Сетевые ОС предназначены для управления ресурсами компьютеров, объединенных в сеть с целью совместного использования данных, и предоставляют мощные средства разграничения доступа к данным в рамках обеспечения их целостности и сохранности, а также множество сервисных возможностей по использованию сетевых ресурсов.
По особенностям методов построения: монолитное ядро или микроядерный подход.
При описании операционной системы часто указываются особенности ее структурной организации и основные концепции, положенные в ее основу.
Способы построения ядра системы — монолитное ядро или микроядерный подход. Большинство ОС использует монолитное ядро, которое компонуется как одна программа, работающая в привилегированном режиме и использующая быстрые переходы с одной процедуры на другую, не требующие переключения из привилегированного режима в пользовательский и наоборот. Альтернативой является построение ОС на базе микроядра, работающего также в привилегированном режиме и выполняющего только минимум функций по управлению аппаратурой, в то время как функции ОС более высокого уровня выполняют специализированные компоненты ОС — серверы, работающие в пользовательском режиме. При таком построении ОС работает более медленно, так как часто выполняются переходы между привилегированным режимом и пользовательским, зато система получается более гибкой — ее функции можно наращивать, модифицировать или сужать, добавляя, модифицируя или исключая серверы пользовательского режима. Кроме того, серверы хорошо защищены друг от друга, как и любые пользовательские процессы.
Источник: more-it.ru
Обработки информации
Средства обработки информации подразделяются на две основные категории:
· программное обеспечение ПК;
· аппаратное обеспечение ПК.
Количество программ, установленных на современном компьютере, исчисляется сотнями и даже тысячами. Именно они обеспечивают комфортную работу пользователя. Следует иметь в виду, что стоимость программного обеспечения (Software) современного ПК существенно превосходит стоимость аппаратных средств (Hardware).
По образному выражению, в ближайшем будущем стоимость Software будет соотноситься со стоимостью Hardware как стоимость товара и его упаковки (конечно, если программные продукты цивилизованно покупать, а не копировать незаконно). Вся совокупность программ входит в так называемое программное обеспечение компьютера. Состав программного обеспечения ПК является важнейшей его функциональной характеристикой.
Программное обеспечение – совокупность всех программ и соответствующей документации, обеспечивающая целесообразное использование ЭВМ в интересах каждого его пользователя.
Различают внутреннее (системное), внешнее (прикладное) и инструментальное программное обеспечение. Классификационная схема ПО ПК представлена на рис. 1.
Рисунок 1 Классификационная схема ПО ПК
Системное ПО – самый главный вид программного обеспечения в ЭВМ, основной функцией которого является управление ресурсами ПК (аппаратурой и программами), обеспечение взаимодействия пользователя с ЭВМ, а также выполняет различные вспомогательные функции, например создание копий используемой информации, проверку работоспособности устройств компьютера и т.д.
Системное программное обеспечение подразделяется на базовое и сервисное. Базовое По обеспечивает управление ресурсами ПК, а сервисное – вспомогательные функции (обслуживание ресурсов, архивацию, проверку на
Прикладное ПО – обеспечивает выполнение необходимых пользователю работ: редактирование текстов, рисование картинок, обработка информационных массивов.
Инструментальное ПО – обеспечивает создание новых программ (системы программирования).
Полная классификация программных средств представлена в табл. 1
Таблица 1 Классификация программного обеспечения ЭВМ
| Программы | Пояснения | ||
| системное | базовое | Операционные системы (ОС) | Система программ, распределяющих ресурсы и организующих работу других программ. ОС включает управляющие и обрабатывающие программы. |
| Операционные оболочки | Программы, облегчающие общение пользователя с командами операционной системы. | ||
| сервисное | Программы диагностики работоспособности компьютера | Проверяют работу основных элементов компьютера. | |
| Драйверы | Необходимы для поддержки устройств ПК и функций ОС, указанных пользователем. | ||
| утилиты | Антивирусные программы | Программы обнаружения компьютерных вирусов и средства их лечения (Dr.Web, Aidstest, AVSP). | |
| Программы обслуживания дисков | Проверка целостности файловой системы, поиск испорченных блоков на диске, дефрагментация. | ||
| Программы архивирования данных | Упаковка файлов и ли группы файлов для уменьшения места, занимаемого ими на диске (Arj, Zip, Rar, WinRar). | ||
| прикладное | Текстовые процессоры | Позволяют создавать, редактировать и оформлять текстовые документы (Word). | |
| Табличные процессоры | Позволяют выполнять многочисленные операции над данными в табличной форме (Excel). | ||
| Средства создания презентаций | Позволяют создавать и демонстрировать наборы слайдов (возможно со звуковым сопровождением) – Power Point. | ||
| Средства распознавания символов | Позволяют автоматизировать ввод в компьютер типографических и машинописных текстов (Fine Reader). |
| Средства машинного перевода | Позволяют автоматически переводить тексты с иностранных языков и на иностранные языки (Stylus). | |
| Средства компьютерной графики и анимации | Позволяют создавать неподвижные и движущиеся изображения (CorelDraw, Animator Pro). | |
| Программные средства мультимедиа | Позволяют объединить тексты, графику, звук и движущиеся изображения (в т.ч. видеофильмы). | |
| САПР – системы автоматизированного проектирования | Позволяют проектировать на компьютере электронные схемы, машины, механизмы (Auto Cad, Archie Cad). | |
| Средства автоматизации производства | Позволяют применять компьютер на разных стадиях производственного процесса. | |
| Настольные издательские системы | Позволяют выполнять компьютерную верстку для подготовки изданий к тиражированию (MS Publisher). | |
| Коммуникационные пакеты | Предназначены для общения с удаленными абонентами и информационными ресурсами сети (Internet Explorer, Netscape Communicator). | |
| Информационные системы, системы управления базами данных (СУБД) | Используются для обработки больших массивов данных (ввод, поиск, размещение и выдача информации) – Works, Oracle, Access. | |
| Обучающие программы | Помогают изучать иностранные языки, историю, химию, физику, математику и многое другое. | |
| Игры (имитационные, ролевые, логические, стратегические, приключенческие) | Используется для организации досуга, обучения, решения производственных, военных и научных задач. | |
| инструментальное | Трансляторы (компиляторы) | Переводят программы с языков программирован. в машинные коды (Turbo Pascal). |
| Интерпретаторы | Осуществляет непосредственное выполнение программы на языке программирования высокого уровня (QBasic). | |
| Отладчики | Позволяют отслеживать выполнение создаваемых программ для поиска и исправления ошибок. |
| Интегрированные среды разработки приложений | Объединяют разные средства разработки программ: редактор текста программ, транслятор, отладчик (Delphi). |
| Средства создания информационных систем. | Объединяют средства разработки программ и технологии работы с базами данных. |
Решение любой задачи на компьютере требует наличия, с одной стороны, программ (программных средств — Software), определяющих последовательность всех подлежащих выполнению операций, с другой стороны, определенных аппаратных средств (процессора, памяти, дисплея, принтера, клавиатуры и т. д. — Hardware), привлекаемых для реализации этих операций. Многие процедуры управления аппаратными средствами компьютера являются более или менее стандартными и, по существу, не зависят от программных средств. Основной задачей операционной системы (ОС) и является автоматизация выполнения указанных стандартных, часто достаточно тривиальных процедур.
Функциональные связи между ресурсами вычислительной системы можно представить так, как показано на рис. 2.
Рисунок 2 Связи между ресурсами вычислительной машины
На рисунке показаны:
· аппаратные средства, объединяющие технические элементы компьютера;
· программные средства, объединяющие все средства системного программного обеспечения;
· операционная система, автоматизирующая стандартные процедуры управления аппаратными и программными средствами;
· прикладная программа, реализующая решение конкретной задачи пользователя.
С точки зрения пользователя ОС формирует удобный пользовательский интерфейс (командный язык для управления функционированием компьютера и набор сервисных услуг, освобождающих пользователя от выполнения рутинных операций), программное окружение, на фоне которого выполняется разработка и осуществляется исполнение прикладной программы пользователя.
С технической точки зрения ОС — комплекс программ, обеспечивающий управление ресурсами компьютера, процессами обработки информации, использующими эти ресурсы, и данными.
Управление ресурсами сводится к процедурам упрощения доступа к ресурсам, динамического распределения ресурсов между конкурирующими процессами. Следует иметь в виду, что ресурсом является любой объект вычислительной системы, который может использоваться вычислительными процессами и, соответственно, распределяться между ними.
Различают аппаратные и программные ресурсы. К аппаратным ресурсам относятся микропроцессор, дополнительные процессоры (например, математический сопроцессор, процессор прямого доступа к памяти и т. п.), основная память, внешняя память, принтер, видеомонитор и другие периферийные устройства. Распределяются между процессами, соответственно, процессорное время, сегменты и ячейки памяти и т. д. К программным ресурсам относятся все доступные пользователю программные средства управления вычислительными процессами и данными.
Управление процессами обработки информации заключается в организации и реализации эффективных режимов функционирования компьютера, таких как:
□ однопользовательский и многопользовательский режимы (совместная работа с компьютером одновременно нескольких пользователей через отдельные терминалы);
□ однопрограммный (однозадачный) и многопрограммный (многозадачный) режимы работы; многопрограммный режим работы в зависимости от режима до
ступа к ресурсам, в свою очередь, подразделяется на режимы:
■ пакетной обработки (без непосредственного доступа пользователя, а с предварительным сбором и формированием всего блока (пакета) программ, подлежащих одновременному решению);
■ разделения времени (одновременный диалоговый (интерактивный) доступ
нескольких пользователей с разделением между ними каждого заранее фиксированного интервала машинного времени, или в соответствии с иной дисциплиной обслуживания);
■ реального времени (с гарантированным временем обслуживания каждого
обращения пользователя или внешнего терминала);
□ режим формирования виртуальных машин (каждому пользователю в рамках основной конфигурации компьютера выделяется как бы отдельная машина меньшей производительности, возможно, со своей операционной системой);
□ работа в однопроцессорных, многопроцессорных, многомашинных, в том числе и сетевых, вычислительных системах.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.ru