«Диалектика развития аппаратного и программного обеспечения.»
«Управление общеобразовательной организацией:
новые тенденции и современные технологии»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Класс: 10 «а» Дата ____________
Тема: Диалектика развития аппаратного и программного обеспечения.
Цели: знать основные параметры компьютера; знать назначение основного и периферийного оборудования; различать виды программного обеспечения; знать основные подходы при настройке оборудования и программного обеспечения.
Теоретический материал урока
Компьютер является универсальным электронным устройством, включающим комплекс аппаратных и программных средств. Эти составляющие образуют единство свойств, которые и позволяют оптимально функционировать системе под названием «компьютер». Именно на примере компьютера мы можем наблюдать функционирование системы. Каждый элемент данной системы не обладает теми свойствами, которыми обладает сама система. Отсутствие элемента данной системы нарушает целостность, и компьютер фактически перестает существовать как система.
Функциональное назначение компьютеров в деловой сфере отличается от использования их быту, поэтому на сегодняшний день закрепилось данное название за компьютерами, закрепленными за отдельными пользователями.
В развитии вычислительной техники выделяют пять поколений, характеризующихся архитектурой, элементной базой и способами применения ЭВМ.
Первое поколение (1940-1955 годы) имело примитивную архитектуру, использовались электронные лампы, программирование осуществлялось в машинных кодах для проведения научных расчетов.
Второе поколение ведет отсчет с 1955 года, стали применяться транзисторы и запоминающие устройства на магнитных сердечниках, а также перфокарты и перфоленты, появились первые языки программирования.
Третье поколение (с начала 1960 года) имело разнообразную элементную базу, увеличилась мощность процессоров, стали использоваться сопроцессоры и мощные внешние запоминающие устройства, семейства ЭВМ, появились мультипрограммирование и системы разделения времени.
Элементной базой четвертого поколения (с начала 1970 года) стали большие интегральные схемы (БИС), память уже измерялась мегабайтами, появились сети ЭВМ, интегрированные базы данных.
• принцип двоичного кодирования (вся информация, функционирующая в памяти компьютера, кодируется с помощью двоичной системы счисления);
• принцип программного управления (программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности);
• принцип адресности (память состоит из пронумерованных ячеек, что позволяет процессору в произвольный момент времени обращаться к любой ячейке памяти).
Программой называют упорядоченную последовательность команд, предназначенную для исполнения конкретным исполнителем, или данные, предназначенные для управления конкретными компонентами системы обработки данных с целью реализации определенного алгоритма. Выполнение программы в памяти компьютера есть реализация решения поставленной задачи.
В литературе встречается несколько классификаций программных средств, но чаще всего принято их делить на три части: системное ПО, прикладное ПО и системы программирования.
Системное ПО предназначено для управления аппаратными средствами, осуществления диалога с пользователем, поддержания системы в работоспособном состоянии (защита информации, управление внутренними ресурсами т.д.)
Прикладная программа использует средства, предоставляемые системной программой, и предназначена для работы пользователей и создания различных документов.
Необходимость использования нового термина обусловлена дополнительными возможностями приложений. В отличие от программ приложения могут взаимодействовать между собой, обмениваться данными, использовать программные модули друг друга и т. д.
При рассмотрении характеристик файловых систем важным понятием является понятие «кластер».
Выполнение практического задания
Познакомиться с содержанием диска D:, определить у файлов тип программного обеспечения и заполнить таблицу.
Имя файла (программы) Тип ПО Место расположения (папка) Путь
— В последних версиях операционной системы Windows нельзя определить расширение файла традиционными способами. Каким способом можно определить расширение файла? (Можно предложить следующий алгоритм: выделяем файл, нажимаем правую клавишу мыши, в появившемся меню выбираем пункт Свойства, в появившемся окне нажимаем кнопку Изменить и в верхней строке нового окна читаем название файла и расширение.)
V. Подведение итогов урока
1. Компьютер является универсальным устройством обработки информации, характеризующимся совокупностью аппаратных и программных средств.
2. В основу архитектуры компьютера положены принципы Дж. фон Неймана.
3. Управление аппаратными средствами осуществляется с помощью программного обеспечения, комплекса программ, обеспечивающих обработку или передачу данных.
Найдите по семь отличий в различных видах программного обеспечения и попробуйте определить к какому типу ПО они относятся, используя классификации представленных на уроке типов программного обеспечения.
Подведение итогов
Вычислительная техника прошла те же исторические этапы эволюции, которые прошли и все прочие технические устройства: от ручных приспособлений к механическим устройствам и далее к гибким автоматическим системам. Современный компьютер — это прибор. Его принцип действия — электронный, а назначение — автоматизация операций с данными. Гибкость автоматизации основана на том, что операции с данными выполняются по заранее заготовленным и легко сменяемым программам. Универсальность компьютеров основана на том, что любые типы данных представляются в нем с помощью универсального двоичного кодирования.
Работа компьютерной системы протекает в непрерывном взаимодействии аппаратных и программных средств. Физически аппаратные средства согласуются друг с другом с помощью механических и электрических разъемов и контактов. Логически они согласуются друг с другом с помощью программ, называемых драйверами устройств.
Работа компьютерных программ имеет многоуровневый характер. Программы низшего (базового) уровня занимаются только взаимодействием с базовыми аппаратными средствами и согласованием их работы. Ключевая роль программ базового уровня проявляется в момент первичного запуска компьютера.
Программы системного уровня опираются на программы базового уровня и обеспечивают взаимодействие пользователя с оборудованием, взаимодействие дополнительного оборудования с базовым, а также предоставляют возможность для установки и работы программ более высоких уровней.
Программы служебного уровня выполняют обслуживание компьютерной системы, обеспечивают ее контроль и настройку. В своей работе они опираются на программы базового и системного уровней.
Программы прикладного уровня используются человеком для исполнения практических задач с помощью компьютера. Эти программы опираются на программы нижележащих уровней. Совокупность программ, установленных на компьютере, называется его программной конфигурацией. Совокупность оборудования, подключенного к компьютеру, называется его аппаратной конфигурацией. Несмотря на то что по своей архитектуре и функциональному назначению разные компьютеры могут быть весьма близки друг другу, найти два компьютера, имеющих одинаковые аппаратные и программные конфигурации, практически невозможно. На каждом рабочем месте программно-аппаратная конфигурация создается такой, чтобы наиболее эффективно решать конкретные практические задачи, характерные для данного рабочего места.
Все математические операции с двоичным кодом выполняет специальное устройство — центральный процессор. В персональных компьютерах это специальная микросхема.
Промежуточные результаты вычислительных операций сохраняются в оперативной памяти. Оперативная намять не обладает свойством хранения данных, когда компьютер отключен от сети питания, поэтому для долговременного хранения данных (программ и документов) используют специальные устройства — накопители на жестких магнитных дисках.
Для создания резервных копий данных и программ, а также для их переноса между компьютерами используют гибкие магнитные диски, лазерные компакт-диски, магнитооптические диски и другие носители данных.
Вопросы для самоконтроля
1. В чем вы видите диалектический характер связи между программным обеспечением и аппаратным?
2. Назовите четыре основных уровня программного обеспечения. Каков порядок их взаимодействия?
3. К какому классу относятся программные средства, встроенные в видеомагнитофон, программируемую стиральную машину, СВЧ-плиту?
4. В чем преимущества и недостатки выполнения офисных работ (например копировально-множительных) аппаратными и программными средствами?
5. Какие категории программного обеспечения могут быть использованы в работе малого предприятия и для каких целей?
6. Какие виды работ, характерные для крупного промышленного предприятия (например машиностроительного завода), могут быть автоматизированы с помощью компьютеров? Какие категории программных средств для этого необходимы?
7. Назовите основные категории программного обеспечения, предназначенного для создания бумажных документов. В чем состоит принципиальная разница между этими категориями?
8. Что общего и в чем различие между понятиями программное обеспечение и информационное обеспечение средств вычислительной техники?
9. Чем различаются понятия компьютер и компьютерная система?
10. Назовите основные узлы персонального компьютера.
11. Как вы понимаете понятие совместимость сверху вниз?
12. От чего зависит совместимость программного и аппаратного обеспечения?
13. Какие устройства ввода данных вы знаете?
14. Какие устройства вывода данных вам известны?
15. Какие технические средства используют для транспортировки данных между компьютерами?
16. Какие технические средств используют для перевода документов из бумажной формы в электронную?
17. Как начинаются программы, с помощью которых компьютер может работать с подключенными к нему внешними устройствами?
18. Назовите внешнее устройство персонального компьютера, для работы с которым не требуется никакое npoграммное обеспечение. Все, что нужно для его работы, уже записано г, микросхеме постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), имеющейся га материнской плате.
Диалектика развития программного обеспечения
Лекция №9
Персональный компьютер, является универсальным устройством для обработки информации. Персональные компьютеры могут выполнять любые действия по обработке информации. Для этого необходимо составить для компьютера на понятном ему языке точную и подробную последовательность инструкций – программу, как надо обрабатывать информацию.
Для чего предназначены компьютерные программы?
Конечная цель любой компьютерной программы – управление аппаратными средствами. Меняя программы, можно превратить компьютер в рабочее место дизайнера или ученого, бухгалтера или конструктора, писателя или агронома и т.д.. Непрерывно происходит снижение стоимости компьютерной техники и одновременно растёт ее производительность. Поэтому в настоящее время компьютеры стали предметом домашнего обихода, как например, телевизор, холодильник или стиральная машина. Постоянно требуется все более разнообразное программное обеспечение для решения задач в новых областях применения ПК. Непрерывное повышение мощности персональных компьютеров, периферийных устройств, а также развитие средств связи дает разработчикам программного обеспечения все больше возможностей для максимально полного удовлетворения запросов пользователей. Это и ставший стандартом графический интерфейс для любого ПО, и внедренные возможности для отправки документов и данных с помощью Интернет непосредственно из прикладной программы (MicrosoftWord, Excel, Access и др.), и возможность использования компьютера как хранилища информации, благодаря появлению новых видов накопителей большой емкости и малым временем доступа к данным, а также многие другие возможности и сервисные функции. Программы используют различные устройства для ввода и вывода данных, подобно человеческому мозгу, который пользуется органами чувств для получения и передачи информации. Компьютер не обладает знаниями ни в одной области своего применения, все эти знания сосредоточены в выполняемых на нем программах. Часто употребляемое выражение «компьютер выполнил» означает то, что на компьютере была сделана программа, которая позволила выполнить соответствующее действие. Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии. Между ними существует диалектическая связь.
| Программная конфигурация – этосостав программного обеспечения вычислительной системы. |
Между программами существует взаимосвязь. Многие программы работают, опираясь на другие программы более низкого уровня. Программное обеспечение распределяется на несколько взаимодействующих между собой уровней. Уровни программного обеспечения можно представить в виде пирамиды (Рисунок 7). Каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уровней, повышая функциональность всей вычислительной системы. Например, вычислительная система с программным обеспечением базового уровня не способна выполнять многие функции, но позволяет установить системное программное обеспечение.
Рисунок 7. Уровни программного обеспечения
И так, сколько же существует уровней программного обеспечения?
Существует четыре уровня программного обеспечения. Самым низким уровнем является базовое программное обеспечение, которое отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Базовые программные средства входят в состав базового оборудования и хранятся в специальных микросхемах, т.е. в постоянных запоминающих устройствах (ПЗУ). Данные и программы записываются («прошиваются») в микросхемы ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации.
Если изменение базовых программных средств во время эксплуатации является технически целесообразным, тогда вместо микросхем ПЗУ применяют перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства (ППЗУ). Изменение содержания ПЗУ можно выполнять как непосредственно в составе вычислительной системы (такая технология называется флэш-технологией), так и вне ее, на специальных устройствах, называемых программаторами.
Следующий (переходный) уровень – это системный уровень. Программы этого уровня обеспечивают взаимодействие различных программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением, то есть выполняют «посреднические» функции.
Эксплуатационные показатели всей вычислительной системы в целом в основном зависят от программного обеспечения этого уровня. При подключении к вычислительной системе нового оборудования, например принтера, сканера и т.д. на системном уровне должна быть установлена программа, обеспечивающая для других программ взаимосвязь с этим оборудованием.
Что такое драйверы? Для чего они предназначены?
Драйвер – это программа, которая «переводит» язык команд на язык команд подключенного устройства, то есть управляет им.
Драйвера устройстввходят в состав программного обеспечения системного уровня.
Программное обеспечение служебного уровнявзаимодействует как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Основное назначение заключается в автоматизации работ по наладке, настройке и проверке компьютерной системы. Часто программное обеспечение служебного уровня используется для улучшения или расширения функций системных программ.
Какие утилиты вы знаете?
Между системным и прикладным программным обеспечением существует непосредственная взаимосвязь. Прикладное программное обеспечение опирается на системное программное обеспечение. Широта функциональных возможностей компьютера, доступность прикладного программного обеспечения и универсальность вычислительной системы напрямую зависят от типа используемой операционной системы, от того, какие системные средства содержит ее ядро, как она обеспечивает взаимодействие триединого комплекса человек– программа–оборудование.
В среднем один раз в полтора года удваиваются основные технические параметры аппаратных средств, один раз в два-три года меняются поколения программного обеспечения и один раз в пять-семь лет меняется база стандартов, интерфейсов и протоколов.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Практическая часть лабораторной работы 1
Лабораторная работа 1.
Тема: Состав вычислительной системы
| Группа | дбо 181 |
| ФИО студента | ПИСЧИКОВ ЛЕОНИД СЕРГЕЕВИЧ |
| Дата выполнения | 23.09.12 |
Практическая часть лабораторной работы 1
1.2.1. Ответьте на вопросы:
1. В чем проявляется диалектический характер связи между программным и аппаратным обеспечением? Ответ: в производительности и эфиктивности
3. К какому классу относятся программные средства, встроенные в видеомагнитофон, программируемую стиральную машину, СВЧ-печь? Ответ: без системным, они запрограммированы на выполнение задач
4. В чем преимущества и недостатки выполнения офисных работ (например, копировально-множительных) аппаратными и программными средствами? Ответ: плюс удобность,а минус может быть в зависимости от характеристик компьтера и сборки ОС
5. Какие категории программного обеспечения могут быть использованы в работе малого предприятия, и для каких целей? Ответ: системный и индустриальный
8. Перечислите служебные программные средства. Ответ: диспечеры файлов, средства сжатия файлов,инстоляторы, средства комьтерной защиты.
10. Перечислите основные компоненты центрального процессора. Ответ: устройство управления, устройство выполняющее логические и арифмитические действия,запоминающее устройство,генератор тактовой частоты.
11. При помощи каких компонентов центральный процессор выполняет операции с данными? Ответ: с помощью регистров
12. Перечислите и определите типы внутренних регистров центрального процессора. Ответ: общего назначения и специализированые
14. Определите назначение сегментных регистров. Ответ: являются важнейшим элеменом строения процессора
15. Посредством каких компонентов осуществляется обращение к памяти вычислительной системы? Определите этот компонент. Ответ: сегментов
16. Перечислите и определите основные сегментальные регистры. Ответ:CS,DS,SS,DS
18. Как определяется термин «стек». Ответ: это область программы в которой временно хранятся произвольные данные
19. Определите назначение регистра-указателя стека. Ответ: указывает на вершину стека
20. Определите отличительную особенность стека. Ответ: в любой момент времени в стеке доступен только верхний элемент(т.е последний загруженный элемент)
22. Какой регистр доступен как в привилегированном режиме, так и в пользовательском? Определите его назначение. Ответ: Флаговый
23. Опишите реализацию машинного цикла. Ответ: принять из памяти данные и команды и выдать их
24. Какое действие должна выполнить пользовательская программа для связи с операционной системой? Определите назначение этого действия. Ответ: упровление как файлами так и каталогами
25. Какие действия в вычислительных системах вызываются аппаратно для предупреждения об исключительных ситуациях. Ответ: вслывающие окна
27. Определите функцию кэш памяти. Ответ: хранение каких либо данных,которые надо куда либо вставить
28. Как реализуется защита программ друг от друга и их перемещение в памяти. Ответ: благодаря базовым и предельным регистром
29. Определите механизм реализации защиты и перемещения программ в памяти. Ответ: если счётчик команд меньше предельного регистра то к нему пребовляется значение базового регистра. базовый регистр по адресу программы даёт ссылатся на любую часть памяти
30. Как определяется термин «виртуальный адрес»? Ответ: адрес программы
31. Как определяется термин «диспетчер памяти»? Ответ: устройство выполняющее проверку и преобразование данных
32. Какой компонент вычислительной системы осуществляет управление диспетчером памяти? Ответ: ОС
33. Определите причину низкой скорости жесткого диска. Ответ: от скорости оборотов
34. Каким образом производится доступ к информации, записанной на магнитную ленту? Ответ: по средству перемещения в устройство для чтения лент
35. Каким образом производится реализация механизма чтения информации с диска? Ответ: открывается по средству проводника
36. Посредством какого компонента операционная система взаимодействует с устройством ввода-вывода? Ответ: контроллера
37. Определите компонент, необходимый для управления устройствами ввода-вывода. Ответ: контроллер
39. Опишите способы реализации механизмов ввода-вывода данных. Ответ:
40. Как определяется термин «вектор прерываний»? Ответ: часть памяти в которой устройства ввода-ввывода может использоватся как индекс
42. Определите назначение контроллера прямого доступа к памяти. Ответ:постоянная работа устройств
45. Определите отличие шины IDE от шины USB. Ответ:создана для быстрых устройст в нустри системника
46. Определите отличие шины SCSI от шины IEEE 1394. Ответ:меньшая скорость передачи даных
Аппаратные средства компьютерной техники
Автор работы: Пользователь скрыл имя, 17 Мая 2013 в 22:07, реферат
Краткое описание
Состав вычислительной системы называется конфигурацией. Аппаратные и программные средства вычислительной техники принято рассматривать отдельно. Соответственно, отдельно рассматривают аппаратную конфигурацию вычислительных систем и их программную конфигурацию.
Прикрепленные файлы: 1 файл
вариант 4.doc
В тех случаях, когда речь идет о звукозаписи или видеозаписи, вместо термина просмотр применяют термин воспроизведение документов.
Средства диагностики. Предназначены для автоматизации процессов диагностики программного и аппаратного обеспечения. Они выполняют необходимые проверки и выдают собранную информацию в удобном и наглядном виде. Их используют не только для устранения неполадок, но и для оптимизации работы компьютерной системы.
Средства контроля (мониторинга). Программные средства контроля иногда называют мониторами. Они позволяют следить за процессами, происходящими в компьютерной системе. При этом возможны два подхода: наблюдение в реальном режиме времени или контроль с записью результатов в специальном протокольном файле. Первый подход обычно используют при изыскании путей для оптимизации работы вычислительной системы и повышения ее эффективности. Второй подход используют в тех случаях, когда мониторинг выполняется автоматически и (или) дистанционно. В последнем случае результаты мониторинга можно передать удаленной службе технической поддержки для установления причин конфликтов в работе программного и аппаратного обеспечения.
Средства мониторинга, работающие в режиме реального времени, особенно полезны для практического изучения приемов работы с компьютером, поскольку позволяют наглядно отображать те процессы, которые обычно скрыты от глаз пользователя.
Мониторы установки. Программы этой категории предназначены для контроля за установкой программного обеспечения. Необходимость в данном программном обеспечении связана с тем, что между различными категориями программного обеспечения могут устанавливаться связи. Вертикальные связи (между уровнями) являются необходимым условием функционирования всех компьютеров. Горизонтальные связи (внутри уровней) характерны для компьютеров, работающих с операционными системами, поддерживающими принцип совместного использования одних и тех же ресурсов разными программными средствами. И в тех и в других случаях при установке или удалении программного обеспечения могут происходить нарушения работоспособности прочих программ.
Мониторы установки следят за состоянием и изменением окружающей программной среды, отслеживают и протоколируют образование новых связей и позволяют восстанавливать связи, утраченные в результате удаления ранее установленных программ.
Простейшие средства управления установкой и удалением программ обычно входят в состав операционной системы и размещаются на системном уровне программного обеспечения, однако они редко бывают достаточны. Поэтому в вычислительных системах, требующих повышенной надежности, используют дополнительные служебные программы.
Средства коммуникации (коммуникационные программы). С появлением электронной связи и компьютерных сетей программы этого класса приобрели очень большое значение. Они позволяют устанавливать соединения с удаленными компьютерами, обслуживают передачу сообщений электронной почты, работу с телеконференциями (группами новостей), обеспечивают пересылку факсимильных сообщений и выполняют множество других операций в компьютерных сетях.
Средства обеспечения компьютерной безопасности. К этой весьма широкой категории относятся средства пассивной и активной защиты данных от повреждения, а также средства защиты от несанкционированного доступа, просмотра и изменения данных.
В качестве средств пассивной защиты используют служебные программы, предназначенные для резервного копирования. Нередко они обладают и базовыми свойствами диспетчеров архивов (архиваторов). В качестве средств активной защиты применяют антивирусное программное обеспечение. Для защиты данных от несанкционированного доступа, их просмотра и изменения служат специальные системы, основанные на криптографии.
Понятие об информационном и математическом обеспечении вычислительных систем
Наряду с аппаратным и программным обеспечением средств вычислительной техники в некоторых случаях целесообразно рассматривать информационное обеспечение, под которым понимают совокупность программ и предварительно подготовленных данных, необходимых для работы данных программ.
Рассмотрим, например, систему автоматической проверки орфографии в редактируемом тексте. Ее работа заключается в том, что лексические единицы исходного текста сравниваются с заранее заготовленным эталонным массивом данных (словарем). В данном случае для успешной работы системы необходимо иметь кроме аппаратного и программного обеспечения специальные наборы словарей, подключаемые извне. Это пример информационного обеспечения вычислительной техники.
В специализированных компьютерных системах (бортовых компьютерах автомобилей, судов, ракет, самолетов, космических летательных аппаратов и т. п.) совокупность программного и информационного обеспечения называют математическим обеспечением. Как правило, оно “жестко” записывается в микросхемы ПЗУ и может быть изменено только путем замены ПЗУ или его перепрограммирования на специальном оборудовании.
Вопросы для самоконтроля