Скачиваний:   1
Пользователь:   ivanstudent
Добавлен:   24.12.2014
Размер:   2.0 МБ
СКАЧАТЬ

Машина, снабженная программой, ведет себя разумно. Программист является первым, кто обнаруживает это. Применяя метафору троицы, он ощущает себя в этот момент и отцом – создателем программы, и сыном – братом этой машины, и носителем святого духа – вложенного в нее интеллекта.

А.П. Ершов

 

2 ТЕХНИЧЕСКИЕ И ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА                 

   ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

 

2.1 КОМПЬЮТЕР – ЭФФЕКТИВНОЕ СРЕДСТВО

     ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

 

2.1.1 Немного истории

Эра электронных вычислительных машин началась в 40-х годах XX века и связана с работами таких теоретиков и практиков вычислительной техники как Алан Тьюринг (Великобритания), Конрад Цузе (Германия), Клод Шеннон, Джон Атанасофф, Говард Эйкен, Преспер Экерт, Джон фон Нейман (США) и других ученых и инженеров.

В 1943 году по заказу ВМФ США при финансовой и технической поддержке фирмы IBM под руководством Г. Эйкена была создана первая универсальная цифровая вычислительная машина Mark 1.Она достигала   17 м в длину и более 2,5 м в высоту. В качестве переключательных устройств использовались электромеханические реле, данные вводились на перфоленте в десятичной системе счисления. Эта машина могла выполнять сложение и вычитание 23-разрядных чисел за 0,3 с, умножать два числа за 3 с и использовалась для расчета траектории полета артиллерийских снарядов.

За два года до этого в Германии под руководством К. Цузе была создана электромеханическая вычислительная машина Z-3, основанная на двоичной системе счисления. Эта машина была значительно меньше машины Эйкена и гораздо дешевле в производстве. Она использовалась для расчетов, связанных с конструированием самолетов и ракет. Но дальнейшее ее развитие (в частности, идеи перевода на вакуумные электронные лампы) не получили поддержки правительства Германии.

В Великобритании в конце 1943 года вошла в строй вычислительная машина Colossus, в которой вместо электромеханических реле содержалось около 2000 электронных ламп. В ее разработке активное участие принял математик А. Тьюринг с его идеями по формализации описания расчетных задач. Но эта машина имела узкоспециализированный характер: была предназначена для дешифровки немецких кодов путем перебора различных вариантов. Скорость обработки достигала 5000 символов в секунду.

Первой ламповой универсальной цифровой вычислительной машиной считают ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), которая была создана в 1946 году по заказу Министерства обороны США под руководством П. Экерта[1]. Она содержала более 17000 электронных ламп и работала с десятичной арифметикой. По своим размерам (около 6 м в высоту и 26 м в длину) машина более чем вдвое превосходила Mark-1, но и быстродействие ее было намного больше – до 300 операций умножения в секунду. На этом компьютере были проведены расчеты, подтверждающие принципиальную возможность создания водородной бомбы.

Следующая модель (1945-1951 гг.) тех же разработчиков – машина EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) имела более вместительную внутреннюю память, в которую можно было записывать не только данные, но и программу. Система кодировки была уже двоичной, что позволило значительно сократить количество электронных ламп[2].

В этой разработке в качестве консультанта принимал участие талантливый математик Д. фон Нейман. В 1945 году он опубликовал "Предварительный доклад о машине EDVAC", в котором описал не только конкретную машину, но и сумел обрисовать формальную, логическую организацию компьютера, выделил и детально обрисовал ключевые компоненты того, что сейчас называют "архитектурой фон Неймана" (рис. 2.1).

Исходной точкой отсчета истории нашей отечественной вычислительной техники считается 1948 год, когда сотрудники Энергетического института АН СССР Исаак Брук и Башир Рамеев получили авторское свидетельство на изобретение "Автоматическая цифровая вычислительная машина". В том же 1948 году в Институте электротехники АН УССР под руководством академика Сергея Лебедева начались работы над проектом создания МЭСМ - малой электронной счетной машины.

В период с 1948 по 1952 гг. создавались опытные образцы, единичные экземпляры вычислительных машин, которые, также как и в США, использовались одновременно как для проведения особо важных расчетов (зачастую засекреченных), так и для отладки конструкторских и технологических решений.

 

37-126
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


В дальнейшем работы в области создания ЭВМ велись в нескольких направлениях.

Например, проекты С.А. Лебедева.  МЭСМ, введенная в строй в декабре 1951 года,  стала первой действующей ЭВМ в СССР. В 1953 году С.А. Лебедев стал директором московского Института точной механики и вычислительной техники (ИТМ и ВТ) и возглавил разработку серии знаменитых БЭСМ (больших электронных счетных машин): от БЭСМ-1 до БЭСМ-6. Каждая машина этой серии на момент своего создания была лучшей в классе универсальных ЭВМ.

БЭСМ-1 (1953 г.) имела 5000 электронных ламп, выполняла         8...10 тыс. операций в секунду. Ее особенностью стало введение операций над числами с плавающей запятой с обеспечением большого диапазона используемых чисел. На БЭСМ-1 были испытаны в реальной эксплуатации три типа оперативной памяти объемом 1024 39-разрядных слова:

1) на электроакустических ртутных трубках (линиях задержки); память такого типа использовалась в EDSAC и EDVAC;

2) на электронно- лучевых трубках (потенциалоскопах);

3) на ферритовых магнитных сердечниках.

Внешняя память была выполнена на магнитных барабанах и магнитных лентах.

Особое место в истории развития отечественной вычислительной техники занимает БЭСМ-6, серийно выпускавшаяся с 1967 года в течение 17 лет. В ее архитектуре был реализован принцип распараллеливания вычислительных процессов, и ее производительность – 1 млн. операций в секунду – была рекордной для середины 60-х годов. На БЭСМ-6 появились первые полноценные операционные системы, мощные трансляторы, ценнейшая библиотека стандартных подпрограмм, реализующих численные методы решения различных задач, всё – отечественного производства.

К концу 60-х годов в нашей стране выпускалось около 20 типов ЭВМ общего назначения - серии БЭСМ (Москва, С.А.Лебедев), Урал (Пенза, Б.И.Рамеев), Днепр, Мир (Киев, В.М.Глушков), Минск (Минск, В. Пржиялковский) и другие, а также специализированные машины преимущественно для оборонного ведомства. Кстати, в отличие от Запада, где "двигателями прогресса" в области вычислительной техники были не только военные, но и представители делового мира, в СССР ими были только военные. Но постепенно и ученые, и хозяйственники, и чиновники стали осознавать роль вычислительных машин в экономике страны и насущную необходимость в разработке машин нового поколения. 

Встал вопрос о переходе к индустрии ЭВМ. В декабре 1969 году на правительственном уровне было принято решение выбрать в качестве промышленного стандарта для универсальных вычислительных машин единой серии (ЕС ЭВМ) серии машин IBM S/360. Первая машина этой серии –     ЕС-1020 была выпущена в 1971 году

Производство ЕС ЭВМ было налажено совместно с другими социалистическими странами в рамках СЭВ (Совета по экономической взаимопомощи). Многие ученые выступили против копирования систем IBM, но предложить что-то взамен в качестве единого стандарта не смогли.

Конечно, идеальным вариантом была бы реализация архитектурных принципов IBM в сотрудничестве с самой компанией, и не семейства почти пятилетней давности, а самых современных моделей, и в сочетании с всесторонней поддержкой собственных разработок. Но на всё у государства не хватало средств, и пошли по более простому варианту. Так начался закат отечественной индустрии вычислительной техники.

Отметим, что отставание от Запада было обусловлено вовсе не решением копировать машины IBM. Технологическая база производства элементов, на которых строились компьютеры, стала с угрожающей быстротой отставать от мировой. Чем больше требовалось вкладывать средств в развитие микроэлектроники, тем труднее было поддерживать необходимый уровень [7]. Отставание элементной базы, неповоротливость централизованной экономики, отсутствие конкуренции, зависимость разработчиков и производителей от чиновников Госплана не позволили повторить компьютерную революцию, которая происходила в годы создания ЕС на Западе.

Если в качестве основной характеристики ЭВМ принять ее элементную базу, то в истории их развития можно выделить четыре поколения (таблица 2.1).

Таблица 2.1 - Основные характеристики ЭВМ различных поколений

Поколение

1

2

3

4

Период, гг

1946 -1960

1955-1970

1965-1980

1980-наст. вр.

Элементная база

Вакуумные электронные лампы

Полупроводниковые диоды и транзисторы

Интегральные схемы

Сверхбольшие интегральные схемы

Архитектура

Архитектура фон Неймана

Мультипрограммный режим

Локальные сети ЭВМ, вычислительные системы коллективного пользования

Многопроцессорные системы, персональные компьютеры, глобальные сети

Быстродействие

10 – 20 тыс. оп/с

100-500 тыс. оп/с

Порядка 1 млн. оп/с

Десятки и сотни млн. оп/с

Программное обеспечение

Машинные языки

Операционные системы, алгоритмические языки

Операционные системы, диалоговые системы, системы машинной графики

Пакеты прикладных программ, базы данных и знаний, браузеры

Внешние устройства

Устройства ввода с перфолент и перфокарт,

АЦПУ, телетайпы, НМЛ, НМБ

Видеотерминалы, НЖМД

НГМД, модемы, сканеры, лазерные принтеры

Применение

Расчетные задачи

Инженерные, научные, экономические задачи

АСУ, САПР, научно – технические задачи

Задачи управления, коммуникации, создание АРМ, обработка текстов, мультимедиа

Примеры

ENIAC, UNIVAC (США);

БЭСМ - 1,2, М-1, М-20 (СССР)

IBM 701/709 (США)

БЭСМ-4, , М-220, Минск, БЭСМ-6 (СССР)

IBM 360/370, PDP-11/20, Cray-1 (США);

ЕС 1050, 1066,

Эльбрус 1,2 (СССР)

Cray T3E, SGI (США),

ПК, серверы, рабочие станции различных производителей

Что мы назовем компьютерами пятого поколения?

В настоящее время прорабатывается  несколько принципиально отличающихся направлений:

1) оптический компьютер, в котором все компоненты будут заменены их оптическими аналогами (оптические повторители, оптоволоконные линии связи, память на принципах голографии;

2) молекулярный компьютер, принцип действия которого будет основан на способности некоторых молекул находиться в различных состояниях;

3) квантовый компьютер, состоящий из компонентов субатомного размера и работающий по принципам квантовой механики.

Принципиальная возможность создания таких компьютеров подтверждена как теоретическими работами, так и действующими компонентами запоминающих и логических схем.

 

2.1.2 Персональный компьютер типа IBM PC

 

2.1.2.1 Общие сведения и состав персонального компьютера

Одним из революционных достижений в области вычислительной техники явилось создание на основе микропроцессоров персональных ЭВМ, которые можно отнести к отдельному классу машин четвертого поколения.  Первый персональный компьютер "Altair-8800" (Эдвард Робертс, фирма MITS) на базе микропроцессора Intel 8080 с тактовой частотой               2 Мгц появился в США в 1975 году. Он продавался за 397 долл. в виде комплекта, из которого любой немного сведущий в электронике мог собрать действующую машину[3].  Оперативная память составляла 256 байт, а клавиатура и дисплей отсутствовали.

Но широкую дорогу новой индустрии – промышленному производству персональных компьютеров открыла фирма "Apple" (Стефен Возняк и Стивен Джобс), наладив производство ПК "Apple-2" в 1977 году.

Новая эпоха персональных компьютеров началась с 1981 года, когда на рынке со своим IBM PC (International Business Machines Personal Computer) выступила корпорация IBM. Самой важной особенностью этого компьютера была так называемая открытая архитектура (рис. 2.2), то есть возможность сборки ПК из комплектующих от разных производителей, а также возможность доукомплектования ПК в процессе эксплуатации.

Появление персональных компьютеров справедливо считают грандиозной научно-технической революцией, сравнимой по масштабам с изобретением радио. И вся история вычислительной техники уникальна, прежде всего, фантастическими темпами развития аппаратных и программных средств.

37-126
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Комментарий. Если бы за последние 25 лет авиационная промышленность развивалась столь же стремительно, как и вычислительная техника, то Боинг-767 можно было приобрести сегодня за 500$ и облететь на нем земной шар за 20 мин., израсходовав при этом 19 л горючего.

 

Минимальным (обязательным) набором устройств ПК является:

1) системный блок;

2) монитор (дисплей);

3) клавиатура и мышь.

Системный блок соединен кабелями с монитором, клавиатурой и мышью (рис. 2.3). Системный блок и монитор независимо друг от друга подключаются к источнику питания – сети переменного тока с напряжением 220 В.

37-126
Рассмотрим назначение и функции основных элементов компьютера [8].

 

 

Рис. 2.3 – Современный персональный мультимедийный компьютер

 

2.1.2.2 Системный блок

В системном блоке находятся все основные узлы компьютера: материнская, или системная, плата; адаптеры, или контроллеры; дисководы для гибких сменных дисков (дискет) и компакт-дисков; накопитель на жестком диске (винчестер); блок питания; органы управления (различные кнопки на передней панели); штепсельные разъемы для подключения шнуров питания и кабелей связи.

Наиболее распространены три вида формы системного блока:

- напольный вариант: "башня" (Big-Tower - 20´48´63 см);

- настольный вариант: "минибашня" (Mini-Tower - 20´45´45 см, Midi-Tower - 20´45´50 см), плоская форма (Desktop - 45´45´20 см,                Slimcase - 35´45´7 см).

 

 

37-126 

 

 

 


                          37-126

 

 

 

 

 

В 1995 году  Intel принята новая спецификация - ATX на конструкцию корпуса ПК и, соответственно, на формфактор материнской платы.

Материнская плата представляет собой большую печатную плату, которая несет на себе электронные компоненты компьютера: микропроцессор (CPU – Central Processing Unit), дополнительный набор микросхем (chipset), постоянную и оперативную память, кэш-память, системные шины, разъемы (слоты) для подключения плат расширения и другие элементы (рис.2.4). Известные компании – производители материнских плат: ASUSTeK, VIA Technologies, FIC, Intel.

В настоящее время используются материнские платы трех геометрических стандартов (типоразмеров, или формфакторов): АТ (Baby-AT) для корпусов Desktop и Tower, LPX для корпусов Slimcase и ATX (улучшенный стандарт АТ). Но достоинства материнской платы определяются не столько ее геометрией, сколько характеристиками ее основных компонент.

Микропроцессор – "мозг" компьютера; состоит из нескольких миллионов микросхем, размещенных на кристалле кремния с помощью высокоточного технологического процесса. Микропроцессор интерпретирует команды программ, выполняемых на компьютере, преобразуя их в определенную последовательность электрических сигналов, и управляет работой всех устройств ПК.

Первый микропроцессор появился в 1971 году – Intel 4004, но малая мощность не позволила использовать его для создания на его базе компьютеров. И только появление процессора Intel 8086, а затем Intel 8088 (в конце 70-х годов) и компьютеров IВМ РС ХТ [4] на основе их ознаменовало наступление эры новой компьютерной революции (см. таблицу 2.2).

В современных компьютерах применяются процессоры 5–ого и                  6–ого поколения - Pentium. Каждый новый процессор, как минимум, удваивал возможности и быстродействие своего предшественника. Один из основателей компании Intel даже сформулировал так называемый закон Мура: мощности микропроцессоров удваиваются каждые полтора года при сохранении относительной стоимости (рис. 2.5).

Продолжается соревнование фирм Intel, AMD, IBM по выпуску более совершенных микропроцессоров. В марте 2000 года почти одновременно компании AMD и Intel объявили о взятии гигагерцного рубежа.

Уже начались поставки первых коммерческих систем на базе процессора Athlon (AMD) – первого х86 - совместимого процессора, работающего с тактовой частотой 1 ГГц. На вторую половину года намечены массовые поставки процессоров Intel Pentium III (Coppermine) с такой же тактовой частотой. А компания IBM предоставила технологию, на основе которой можно изготавливать процессоры, работающие на частотах до 4,5 ГГц. Кроме того, Intel объявила о выходе в конце 2000 года 64 – разрядного процессора Itanium. Гонка продолжается, но лидерство в ней пока по-прежнему держит Intel – до 90% рынка процессоров.

37-126
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Производительность микропроцессора характеризуется следующими параметрами (см. таблицу 2.2):

1) степень интеграции микросхемы ("чипа") – сколько транзисторов в нем можно уместиться;

2) внутренняя и внешняя разрядность обрабатываемых данных – количество бит, которые он может обрабатывать одновременно или пере давать за один такт;

3) тактовая частота – количество элементарных операций, совершаемых процессором в секунду;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4) память, к которой может адресоваться процессор. Ведь адрес, по которому следует отправить результат вычислений (т.е. номер ячейки памяти), – это тоже двоичное число, разрядность которого ограничена. Объем адресуемой памяти равен 2n, где n – число битов, которые могут одновременно передаваться по адресной шине. Например, для процессоров Pentium ширина адресной шины составляет 32 бита, т.е. объем адресуемой памяти равен 232 бит = 4 Гбайт.

Процессоры также отличаются по своим геометрическим характеристикам и типу подключения к процессорному гнезду на материнской плате: Socket-7 для процессоров Pentium, AMD K6; Socket-370 для процессоров Pentium II, Celeron; Slot1 для процессоров Pentium III.

Вместе с выпуском центрального процессора разрабатывается, как правило, поддерживающий его набор микросхем (chipset). Его функции:

· управление памятью (как оперативной, так и кэш-памятью второго уровня);

· управление периферийными устройствами;

· управление энергоресурсами (безопасность и энергосбережение).

Помимо выполнения этих задач, чипсет накладывает и ряд ограничений на саму архитектуру системы, определяя типы и число устанавливаемых процессоров, поддержку тех или иных типов шин для обмена данными и ограничение на число разъемов для каждой шины. Кроме того, чипсет определяет типы памяти, которые могут быть установлены на данной плате, и варианты их использования. Словом, это "завхоз", управляющий сложным хозяйством и согласующий взаимодействие различных устройств, составляющих единый организм, имя которому ПК.

Постоянная память (RОМ – Read-Only Memory) предназначена для хранения информации, минимально необходимой для обеспечения работы компьютера (сведения о наличии и конфигурации чипсета, памяти, жесткого диска, об основных дисковых операциях). Элементарно она выполнена в микросхеме BIOS (Basic Input-Output System). Эта информация не стирается, когда ПК выключается из сети. Емкость ROM BIOS –                  64 Кбайт.

В своей работе BIOS использует сведения об аппаратной конфигурации компьютера, которые хранит еще одна микросхема CMOS RAM (Complementary Metal-Oxide Semiconductor Random Access Memory). Это – участок обновляемой памяти емкостью 100...130 байт. Так как аппаратная конфигурация компьютера может меняться, то, соответственно, информацию об этом необходимо вносить в CMOS. Это делается с помощью специальной программы BIOS Setup, в которую выходишь, если во время загрузки компьютера и исполнения программы POST (Power-On-Self-Test) нажать на клавишу Del. CMOS подпитывается от специальной литиевой батарейки, рассчитанной на несколько лет работы. В последнее время появились самонастраивающиеся модели компонентов ПК, т. н. Plug-and-Play модели. Они сами вносят информацию в CMOS.

В этой же микросхеме находятся встроенные часы реального времени и календарь, показания которых остаются верными и при выключенном компьютере.

В оперативной памяти (RАМ - Random Access Memory) хранятся выполняемые программы и обрабатываемые ими данные на момент исполнения. Это – временная память, после выключения ПК информация в ней исчезает.  Элементно она выполнена в виде небольших печатных плат  из СБИС – модулей. Различают модули SIMM (Single-In-Line-Memory Module) и DIMM (Double-In-Line-Memory Module). На современной материнской плате обычно находится 2...4 слота для 72- контактного модуля памяти SIMM и/или 2...4 слота для 168-контактного модуля памяти DIMM. Их емкость – 4, 8, 16, 32, 64 Мб SIMM и 16,32, 64,128 Мб DIMM.  

Другой важной характеристикой модуля оперативной памяти является время доступа, которое составляет 60…90 наносекунд для модулей памяти SIMM, которые по типу доступа подразделялись на FPM DRAM (Fast Page Mode Dynamic RAM) и EDO (Extended Data Output) DRAM.

Модули памяти DIMM исполняются по перспективной технологии SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) и RDRAM (Rambus DRAM) . Эти модули новой технологии используют тактовый генератор для синхронизации всех сигналов, применяемых в микросхемах памяти, и, кроме того, позволяют осуществлять конвейерную обработку информации (исключаются состояния ожидания). Время доступа – до 10 нс на частотах до 100 МГц и до 8 нс на частотах до 133 МГц, емкость – до 256 Мб.

Кэш-память (Cache Memory) предназначена для согласования скорости работы сравнительно медленных устройств, таких, например, как динамическая память, с относительно быстрым микропроцессором. Использование кэш-памяти позволяет избежать циклов ожидания в его работе, которые снижают производительность всей системы.

У микропроцессора, синхронизируемого, например, тактовой частотой 33 МГц, тактовый период составляет приблизительно 30 нс. Обычные микросхемы динамической памяти имеют время выборки от 60 до 90 нс. Отсюда, в частности, следует, что центральный процессор вынужден простаивать 2-3 периода тактовой частоты (т.е. имеет 2-3 цикла ожидания), пока информация из соответствующих микросхем памяти установится на системной шине данных компьютера. Понятно, что в это время процессор не может выполнять никакую другую работу.

При обращениях к оперативной памяти соответствующие значения заносятся в кэш. В ходе последующих операций чтения по тем же адресам памяти обращения происходят только к кэш-памяти, без затраты процессорного времени на ожидание, которое неизбежно при работе с основной динамической памятью. Соответствующий контроллер кэш-памяти заботится о том, чтобы команды и данные, которые будут необходимы микропроцессору в определенный момент времени, оказывались в кэш-памяти именно к этому моменту.

Скорость обмена повышается в 3…8 раз, так как кэш-память (Static RAM) построена по другому принципу, чем Dynamic RAM, и гораздо более быстрая. Время доступа – 15...20 нс. Но, с другой стороны, она дороже, чем простая память, и поэтому используется только в качестве буфера между основной оперативной памятью и процессором.

Кэш-память в современных ПК двухуровневая: первый уровень (до 32 Кбайт: 16 Кбайт – кэш команд и 16 Кбайт кэш данных) встраивается непосредственно в микропроцессор (это самая быстрая память!), второй уровень (до 512 Кбайт) устанавливается, как правило, на материнской плате или в процессорном картридже.

Идея кэширования информации весьма плодотворна и используется при организации доступа к видеопамяти, к жесткому диску.

Шина (магистраль данных) – это группа электрических соединений для передачи информации в виде данных, адресов, управляющих сигналов между различными компонентами компьютера. Шина не допускает модернизации, она – часть системной платы.

Шины по функциям можно разделить на три группы: шина данных, адресная шина и шина управления (системная шина).

В большинстве IBM – совместимых компьютерах системные шины изготовлены по стандарту ISA (Industry Standard Architecture). Стандартная шина ISA – 16-битная и работает с частотой 8,3 МГц. Обмен данными между процессором и оперативной памятью может достигать 16 Мбайт/с. Также разработана и усовершенствованная 32-битная шина EISA (Enhanced ISA) с пропускной способностью до 33 Мбайт/с.

В первых компьютерах все обмены между внешними устройствами проходили через ту же шину, через которую проходил и обмен данными между процессором и оперативной памятью, что снижало производительность ПК (на время обмена центральный процессор приостанавливал выполнение основной программы). Поэтому для связи процессора с быстрыми периферийными устройствами в состав ПК ввели локальную шину.

В настоящее время наиболее распространенный стандарт локальных шин – PCI (Peripheral Component Interconnect). Пропускная способностью 32-битной шины, работающей на частоте до 66 МГц, - 264 Мбайт/с, то есть это высокоскоростная шина и предназначена для подключения быстродействующих устройств, таких как видеоадаптеры, графические ускорители, жесткие диски[5]. Современные системные шины работают на частотах 100 и 133 Мгц.

На материнской плате находится несколько разъемов расширения (слотов) шин ISA (EISA) и PCI для подключения периферийных устройств (рис. 2.4). Количество слотов определяет возможности наращивания системы.

В связи с появлением мощных мультимедийных приложений понадобилось создать новые технологии системных шин. Например, графическая шина AGP (Accelerated Graphic Port) предназначена для поддержки высокоскоростного обмена графической информацией между системным ОЗУ и контроллером графической платы (шина версии AGP 2X обеспечивает вчетверо более высокую скорость передачи данных, чем PCI).

Блок питания преобразует переменный ток сети электропитания в постоянный ток низкого напряжения 3,3; 5; 12 В – в зависимости от назначения. Встроенный стабилизатор напряжения поддерживает эти                  напряжения стабильными в пределах изменения внешнего напряжения                  ~180…250 В. 

Адаптеры (или контроллеры, платы расширения) – специальные устройства, служащие для поддержки и взаимодействия внешних устройств с ПК. По существу, это специализированные процессоры. Конструктивно они выполняются в виде печатных плат, которые, с одной стороны, имеют стандартный разъем для сопряжения с шиной, а с другой стороны, – специфический разъем для связи с соответствующим внешним устройством. Некоторые контроллеры интегрируют прямо в материнскую плату, например, контроллер клавиатуры, жесткого диска, графический контроллер.

Рассмотрим некоторые виды адаптеров.

Видеоадаптер – устройство, преобразующее набор данных, подлежащих отображению на экране, в видеосигнал, посылаемый монитору по кабелю. По типу требуемого разъема видеоадаптер может быть и ISA, и VLB, и PCI.

Вывод сложных графических изображений требует больших ресурсов, поэтому на видеоадаптеры устанавливается специальная видеопамять. Ее объем (от 256 Кб до 8 Мб) и есть главный показатель видеоадаптера. Сейчас средним уровнем является объем 4 Мб.

Изображение на экране монитора приходится регенерировать  (обновлять) более 60 раз в секунду, то есть работать с частотой 60 Гц, для того, чтобы, во-первых, глаз зафиксировал изображение (для этого достаточно и 24 раза в секунду), и, во-вторых, уменьшить мерцаемость изображения. Для формирования видеосигнала требуется обращаться в ОЗУ за исходными данными. Чтобы этот процесс не мешал работе процессора, данные по очередной «картинке» накапливаются в видеопамяти.

Объем используемой памяти определяется двумя показателями – разрешением экрана и цветовой палитрой.

Первый показатель определяет степень плотности изображения, т.е. количество точек (пикселей[6]), используемых для формирования изображения. Например, стандарт VGA[7] –640´480 означает, что на экране монитора поместится 640 точек в длину и 480 точек в высоту. Стандарт SVGA (Super VGA)  использует разрешение 800´600, 1024´768, 1280´1024, 1600´1200 точек (отношение длина/высота равно 4/3) . Характеристики каждой точки хранятся в видеопамяти компьютера.

Второй показатель – количество цветов; он определяет объем памяти, необходимый для того, чтобы запомнить отдельную точку. На цветных мониторах этот показатель может быть 16 цветов (4 бита), 256 цветов (8 битов=1 байт), 65536 (режим High Color, 2 байта), 16,7 млн. цветов (True Color, 3 байта), более 4 млрд. цветов (Real Color, 4 байта). Поэтому, чтобы работать, например, в режиме 1024´768 / High Color , требуется 1024´768´2 » 1,5 Мб видеопамяти.  Ясно, что чем больше цветов, тем выше качество картинки.

В современные видеоадаптеры встраиваются (или поставляются отдельно) TV-тюнеры для приема телепередач на монитор и графические ускорители, что обеспечивает вывод на экран сложных трехмерных графических изображений.

На отечественном рынке видеоадаптеров - модели компаний S3, ATI, Matrox, Creative Labs, ASUSTeK  и других.

Адаптер портов (контроллер ввода-вывода) – устройство, обслуживающее разнообразные внешние устройства, такие как принтеры, манипуляторы, плоттеры, сканеры и т.п. Присоединение их к процессору осуществляется через специальные схемные элементы – порты. Различают параллельные и последовательные порты.

Параллельный порт (parallel port) позволяет передать за один такт по крайней мере один байт (каждому биту выделен один проводник) и, таким образом, все составляющие байта передаются одновременно, параллельно. В ПК может иметься до трех параллельных портов с именами LPT1, LPT2, LPT3.  Для них используются 25 – контактные разъемы.

Параллельные порты обеспечивают передачу данных со скоростью от 40 Кбайт (однонаправленные SPP – порты, пропускающие данные лишь в одном направлении, например, к принтеру) до 1 Мбайт/с (ЕРР - порты с улучшенными возможностями для внешних дисководов и сетевых адаптеров).

Последовательный порт (serial port) содержит одну пару проводников и поэтому биты, составляющие сигнал, проходят через порт последовательно. Отметим, что последовательный порт служит и для передачи некодированных сигналов (например, от мыши). В ПК может быть до 4 последовательных портов (СОМ1…СОМ4). Для них используются 9 - контактные разъемы.

Скорость работы последовательного порта зависит от универсального асинхронного приемо-передатчика (UART), преобразующего проходящий через шину ПК параллельный поток данных в однобитовый. Распространенные UART модели 16550 обеспечивают пропускную способность 115 Кбит/с, UART модели 16750 способны работать со скоростью                   921 Кбит/с.

Современный стандарт для связи периферийных устройств с компьютером – Universal Serial Bus (USB), разработанный корпорацией Intel. Это альтернатива обычным последовательным или параллельным портам. USB – соединения поддерживают высокую скорость обмена данными – 12 Мбит/с, что примерно в 10 раз быстрее, чем последовательный порт.

С помощью специального концентратора к одному порту USB можно теоретически подключать до 127 USB – совместимых внешних устройств (принтеры, сканеры, дисководы, мониторы, джойстики, цифровые фотоаппараты и т.д.). Каждое устройство имеет собственный идентификатор (ID), благодаря которому сеть "знает", какую именно полосу пропускания ему необходимо выделить. Этот ID  также содержит информацию о самом устройстве, например, данные о его предназначении и производителе.

На конец 2000 года запланирован выпуск версии USB2, пропускная способность которой составит примерно 240 Мбит/с.[8]

В настоящее время ПК обычно комплектуется одним параллельным, двумя последовательными портами и двумя портами USB (рис. 2.4). Отметим, что многие устройства, подключаемые к компьютеру (сканер, внутренний модем) имеют в своем составе адаптеры, непосредственно устанавливаемые на материнскую плату, что позволяет не занимать существующие порты.

Звуковой адаптер (звуковая карта) служит для обеспечения воспроизводства и записи звука. Современный звуковой адаптер имеет функции трехмерного звучания, режим Full Duplex, в котором возможно одновременное воспроизведение и запись звука, синтезирует звук таблично-волновым способом[9], имеет встроенный FM – радиотюнер.

Кроме наличия тех или иных функций звуковые карты отличаются разрядностью: 16-, 32-, 64- разрядные.

Фирмы – производители: Creative Labs, Turtle Beach, Yamaha, ESS, Genius и другие.

Накопители. Это запоминающие устройства, предназначенные для долговременного, не зависящего от электропитания хранения больших объемов информации. Иными словами, это внешние запоминающие устройства (ВЗУ). Накопители можно рассматривать как совокупность съемного или несъемного носителя информации (обычно магнитного диска) и соответствующего привода (драйвера).

В персональном компьютере обычно применяются три вида магнитных  дисков:

- жесткий несъемный диск (винчестер – Hard Disk);

- гибкие съемные диски (дискеты – Floppy Disk);

- жесткий съемный диск (компакт-диск – CD-ROM).

Жесткий диск (винчестер) предназначен для  постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером: программ операционной системы, часто используемых пакетов  программ, текстовых документов, файлов базы данных и др. Физически он представляет собой набор круглых намагниченных пластинок диаметром обычно 3,5 дюйма. Запись производится на обе поверхности каждой пластинки (кроме крайних). Специальный герметичный корпус, жесткое крепление оси вращения диска и механизма управления головками записи-чтения позволяют достичь высокой скорости вращения (обычная скорость вращения самых распространенных дисководов – 5400 оборотов в минуту, но сейчас выпускается все больше устройств, работающих со скоростью вращения 7200 оборотов в секунду), высокой скорости считывания и большой плотности размещения информации.

Для каждой поверхности диска имеется своя магнитная головка записи-чтения, расположенная на специальном рычаге. Рычаг перемещает головку по поверхности диска на нужную дорожку. После этого накопитель ожидает прохода под головкой нужного участка дорожки и производит считывание или запись данных. Поскольку диск вращается с большой скоростью, головка не может считывать или записывать отдельные символы, поэтому дорожки разделяются на секторы и в операции считывания/записи участвует целый сектор (512 байт).

Главными критериями качества жесткого диска являются его емкость, скорость считывания данных, время доступа и размер внутреннего буфера (кэш-памяти).

Емкость современных дисков достигает 20 Гб[10]. Но эффективный объем зависит от того, какая используется файловая система.

Таблица 2.3 – Зависимость размера кластера от размера логического диска

Емкость диска

Размер кластера, Кбайт

FAT 16 (в Мб)

FAT 32 (в Гб)

 

16...128

128...256

256...512

512...1024

1024...2048

Менее 0,260

0,260...8

8...16

16...32

32...2048

0,512

2

4

8

16

32

Особенность файловой системы FAT – распределение пространства на диске не минимально возможными порциями – секторами по 512 байт, а более крупными – кластерами[11]. Размер кластера зависит от емкости диска (см. таблицу 2.3). Чем меньше размер кластера, тем эффективнее используется дисковое пространство, т.к. любой файл занимает как минимум один кластер, а остающееся внутри последнего кластера пространство недоступно для пользователя. В связи с переходом в последнее время от файловой системы FAT 16 к файловой системе FAT 32 (в Windows 95 OSR2 и других новых операционных системах) потери дискового пространства уменьшились. Например, 2-х Кбайт файл, записанный на                      1,5 Гбайт логическом диске с FAT 16, займет 32 Кбайта, а в системе FAT 32 для хранения этого же файла потребуется 4 Кбайта.

Скорость считывания данных определяется не только скоростью вращения диска, но и устройством его контроллера. На современных материнских платах контроллер жесткого диска интегрирован в нее, поэтому скорость считывания данных определяется, в первую очередь, интерфейсом самого диска, определяемого по типу разъема, через который идет обмен данными между диском и контроллером. Существуют два базовых стандарта соединения:

1. IDE (Integrated Drive Electronics) – допускает подключение к одному разъему до двух устройств; или EIDE (Enhanced IDE) – до четырех устройств различных типов; максимальная скорость обмена интерфейса – 16,6 Мбайт/с. Последние модели дисковых накопителей оснащаются новейшей версией интерфейса EIDE, известной как стандарт UDMA/66      (Ultra Direct Memory Access). Этот стандарт теоретически позволяет передавать данные со скоростью до 66 Мбайт/с (если, конечно, материнская плата ПК поддерживает этот стандарт);

2. SCSI (Small Computer System Interface) – допускает подключение к одному разъему до 8 устройств, включая контроллер. Максимальная скорость обмена интерфейса последней модификации WideUltra2-SCSI– до      80 Мбайт/с. Накопители с интерфейсом SCSI требуют, чтобы в ПК был установлен SCSI – контроллер. Чаще они используются в рабочих станциях и на серверах.

Время доступа – это время, необходимое драйверу жесткого диска [12] для поиска информации на диске. Это время составляет 8...10 миллисекунд.

Объем внутреннего буфера обычно лежит в диапазоне                 128...512 Кбайт.

Отечественный рынок жестких дисков представлен моделями таких известных фирм-изготовителей как Seagate, Quantum, Fujitsu, Western Digital, Samsung, IBM.

Гибкий диск предназначен для обмена программами и данными между компьютерами, для хранения архивной информации, для хранения запасных копий программ и данных. В настоящее время чаще всего используются дискеты диаметром 3,5 дюйма и емкостью 1,44 Мбайта, маркируемые 2HD[13] . На дискетах предусмотрен специальный переключатель – "заслонка" для защиты данных от перезаписи.

Компакт-диски (CD-ROM – Сompact Disk Read-Only Memory)  широко используются для хранения различного программного обеспечения в виде дистрибутивов (операционных систем, пакетов прикладных программ), информационно-справочной документации (энциклопедии, словари, справочники, каталоги музеев, галерей и т.д.), в образовательных целях (обучающие программы по иностранному языку, медицине, астрономии и т.д.) и, кроме того, с помощью CD – драйвера (CDD) можно прослушивать музыкальные компакт-диски. Размеры компакт-диска: диаметр 120 мм, толщина 1,2 мм.

Емкость одного диска достигает 650 Мбайт, однако, скорость чтения значительно ниже, чем у винчестера. У первых CDD она составляла                150 Кбайт/с. Это так называемый «односкоростной» стандарт. Дальнейшее увеличение скорости достигалось ускорением вращения диска в два, четыре, восемь и более число раз. Поэтому маркировка «16Х» означает, что скорость считывания составляет 2,4 Мб. Современные CDD имеют скорость чтения до 6 Мб/с. Время доступа CDD находится в диапазоне 100…200 мс.

Еще одна характеристика CDD – емкость буфера данных. Встроенное программное обеспечение CDD хранит в памяти буфера наиболее часто используемую информацию и постоянно ее обновляет. Емкость памяти – 128, 256, 512 Кб.

Кроме CD-ROM появились и записываемые диски (и, соответственно, устройства записи):

1. CD-R (CD-Recordable) позволяет пользователю выполнить однократную запись на диск и многократное считывание;

2. CD-RW (CD-ReWritable) допускает многократную перезапись данных на диске;

3. DVD (Digital Versatile Disk –цифровой универсальный диск), используя технологию цифровой записи позволяет записывать и перезаписывать любую информацию, в том числе, и видео. Емкость – до 17 Гб.

Кроме вышеперечисленных к съемным накопителям можно отнести ZIP – накопители (емкость диска 100-120 Мб, скорость чтения/записи до 1Мб/с), магнитооптические диски (емкость до 1,3 Гб) , накопители на магнитной ленте – стриммеры (емкость до 2 Гб).

Операционная система назначает дисковым накопителям однобуквенные имена. Для обращения к сменным магнитным дискам используются латинские  обозначения. Обычно первый накопитель на гибком диске имеет имя А:, а второй  (если он имеется) – В:. Если на компьютере установлен только один дисковод для гибких дисков, то к нему можно обращаться как по имени А:, так и  по имени В:. Первый накопитель на жестких дисках называется С:, а дополнительные накопители (или так называемые логические диски) именуются D:, Е:, F: и т. д. Накопителям других типов, например, драйверам компакт-дисков (СD-RОМ), виртуальным дискам, сетевым дискам, присваиваются последующие буквы.

2.1.2.3 Монитор

Монитор (дисплей) предназначен для вывода на экран текстовой и графической информации. Мониторы бывают монохромными (чаще всего черно-белыми) и цветными. Монитор работает под управлением специального аппаратного устройства – видеоадаптера, который предусматривает два возможных режима: текстовый и графический.

В текстовом режиме экран разбивается на 25 строк по 80 позиций в каждой строке. В каждой позиции может быть отображен какой-то один из заранее определенных символов, которые в закодированном виде помещены в память.

В графическом режиме изображение формируется как на экране телевизора – мозаикой, совокупностью окрашенных точек.

Основные параметры мониторов – геометрические и электрические.

Геометрические – это диагональ экрана (обычно указывается в дюймах: 14-, 15-, 17-, 19-, 21- дюймовые; в настоящее время стандартом для настольных ПК становятся 17 дюймовые мониторы), степень кривизны поверхности (выпуклые и плоские; плоские экраны создают меньше бликов, обеспечивают большее поле зрения) и размер зерна экрана (расстояние между двумя соседними точками одного цвета; обычно лежит в пределах 0,25…0,28 мм). Эти характеристики определяют максимально возможное разрешение экрана при работе с графическими изображениями. Поэтому сколь бы  хорош не был видеоадаптер, качество изображения, в конечном счете, определяет монитор. Например, если поставить разрешение 1280´1024 точек (режим SVGA), то диагональ экрана составит                 1640 точек, что при зерне 0,28 мм будет равно 45,9 см, или 18,15² . Таким образом, монитор меньшего размера физически не способен использовать такое разрешение.

Наиболее важными электрическими характеристиками являются: частота вертикальной (кадровой) развертки и частота горизонтальной (строчной) развертки. Как уже упоминалось выше, частоту кадров монитора стараются  по возможности увеличивать: чем выше частота кадров, тем устойчивее изображение и тем менее утомляет работа за таким монитором. У хороших мониторов частота горизонтальной развертки меняется                  в  пределах 30...70 кГц, а диапазон изменения вертикальной развертки                        – 60…160 Гц.

Видеостандарты мониторов – те же, что и для видеоадаптеров: VGA, поддерживающий разрешение  640´480 точек при 16 цветах и SVGA с разрешением 800´600, 1024´768 и выше точек.

Практически все современные мониторы «зеленые», т.е. удовлетворяют допустимым нормам экологической безопасности компьютерной техники для человека. Наиболее строгие стандарты –MPR-II, разработанный Шведским управлением технической аккредитации, и ТСО, разработанный Шведской конфедерацией профсоюзов. Первые нормативы, регламентирующие параметры мониторов, появились в 1992 году (ТСО'92), и постоянно пересматриваются в сторону ужесточения. С ноября 1999 года действует ТСО'99, в котором расширен спектр устройств, допускаемых к рассмотрению ТСО (клавиатуры, системные блоки, портативные ПК, жидкокристаллические экраны, принтеры, факсимильные аппараты и копировальные устройства). Эти требования, в строгом смысле не являются международным стандартом, и сертификация на соответствие им остается делом сугубо добровольным. Тем не менее, многие производители компьютерного оборудования рассматривают наличие эмблемы ТСО на своих изделиях как подтверждение их высокого качества.

Например, в сертификат ТСО'99, в частности, входят следующие позиции:

- определенный уровень электрических и магнитных полей вокруг мониторов;

- наличие функции автоматического энергосбережения в "ждущем" и в "спящем" режимах;

- соответствие европейским нормам пожаровзрывобезопасности;

- ограничение на использование различных веществ в устройствах, могущих вызвать аллергическую реакцию, или образовывать при горении токсичные соединения (например, диоксины) и др.

Все мониторы снабжены регуляторами яркости, контрастности, положения и размера изображения на экране, корректировки некоторых графических искажений. Эти регуляторы, как правило, расположены на передней панели монитора. Используя их, можно подобрать наиболее приемлемые параметры изображения. В современных мониторах регулирование осуществляется с помощью экранного меню.

Наиболее известные фирмы – производители мониторов в основном те же, что и производители бытовой телеаппаратуры: Sony, Samsung, Panasonic, LG, Toshiba и другие.

Со временем обычные мониторы с электронно-лучевой трубкой могут быть вытеснены жидкокристаллическими дисплеями. Но стоимость ЖК-дисплеев пока в 3-4 раза дороже, чем дисплеев с ЭЛТ, и они используются преимущественно в переносных компьютерах.

2.1.2.4 Клавиатура

Клавиатура представляет в настоящее время основное средство ввода информации в компьютер и состоит из собственно панели с клавишами, электронного блока первичной обработки данных (преобразует нажатие клавиши в двоичный код) и кабеля связи с системным блоком. В большинстве современных компьютеров применяется 101/104- клавишная клавиатура стандарта QWERTY1. На клавиатуре выделяют пять групп клавиш:

1) символьные (алфавитно-цифровые и знаковые) клавиши (пробел, цифры 0…9, латинские буквы от A до Z (и символы  кириллицы  от А до Я на другом регистре), знаки пунктуации, служебные символы +, —, / и т.д.);

2) функциональные клавиши обозначены F1, F2, ..., F12 и расположены выше алфавитно-цифровых. Каждая программа использует функциональные клавиши по своему усмотрению;

3) вспомогательная малая цифровая клавиатура,

4) клавиши для перемещения курсора;

5) специальные (служебные)  клавиши: Enter, Esc, Shift, Alt, Ctrl, CapsLock, Pause , PrintScreen и т.д.

Малая цифровая клавиатура выполняет две функции. Когда состояние блокировки NumLock  включено, она действует как клавиатура калькулятора (цифры – в верхней позиции клавиш). Когда же состояние NumLock выключено, эти же клавиши применяются для перемещения курсора. Серые клавиши малой цифровой клавиатуры выполняют только одну функцию независимо от состояния NumLock. Малую цифровую клавиатуру рекомендуется использовать для ввода больших массивов чисел.

Клавиши управления курсором определяют перемещение курсора по экрану. Служебные  клавиши состоят из клавиш-переключателей и специальных клавиш. Клавиатура имеет три клавиши - переключателя: NumLock, CapsLock и ScrollLock.

Последовательное нажатие клавиши включает и выключает ее функцию.

Клавиша NumLock переключает функциональное назначение малой  цифровой клавиатуры для набора цифр или перемещения курсора.

Клавиша CapsLock фиксирует буквенные клавиши на верхнем регистре (ввод прописных букв). В отличие от аналогичной клавиши в пишущих машинках клавиша CapsLock не действует на цифровые клавиши.  Для временного переключения регистра буквенной и верхней цифровой  клавиатур нужно использовать клавишу Shift.

Клавиша ScrollLock в большинстве программ не выполняет никакой  функции, но иногда применяется в электронных таблицах.

К клавишам, выполняющим специальные действия, относятся Pause, PrintScreen, Esc, Shift, Ctrl, Alt.

Нажатие клавиши Pause обычно приостанавливает выполнение текущей программы до нажатия любой другой клавиши. Эта же клавиша при нажатии совместно с клавишей Ctrl формирует сигнал Break, прекращающий текущую программу (хотя во многих программах этого  сделать нельзя).

При нажатии клавиши PrintScreen обычно производится печать находящегося на экране изображения, хотя при работе экрана в графическом  режиме она может быть не задействована.

Клавиша Esc обычно отменяет какое-либо действие, но без прекращения текущей программы.

Клавиши Shift, Ctrl, Alt сами по себе не производят никаких действий. Они применяются совместно с другими клавишами для изменения их функций. Часто эти клавиши по отдельности или в определенном сочетании используются в программах-русификаторах для переключения между  латинским и русским шрифтами. Наиболее известное сочетание клавиш  Ctrl+Alt+Del вызывает перезагрузку компьютера, Alt+F1/F2 – вызывает логический диск в Norton Commander  и т.д.

2.1.2.5 Мышь

В современных графических операционных средах для управления объектами используется манипулятор мышь. С ее помощью можно реализовать необходимые функции визуально, а не «словесно». Для работы с мышью существует свой словарь терминов.

Указатель – графическое изображение на экране, показывающее, где находится в данный момент мышка. Форма указателя мышки чаще всего показывает, в каком режиме работает программа. Если задержать указатель на объекте, то рядом со многими из них может появиться надпись-подсказка.

Щелчок. Чтобы выполнить щелчок, необходимо кратковременно нажать и отпустить  кнопку мышки, не двигая саму мышь. С помощью щелчка левой кнопкой выполняется выбор объектов или выбор нужной команды. С помощью щелчка правой кнопкой вызывают контекстно-зависимое меню, или меню объекта, содержимое которого зависит от того, на каком объекте произошел щелчок, например Открыть, Отправить, Удалить, Переименовать, Свойства и другие.

Двойной щелчок. Это два последовательных щелчка, следующих один за другим. Двойным щелчком запускаются приложения и открываются окна.

Перемещение. Чтобы переместить объект, необходимо навести на  него указатель, нажать левую кнопку и, удерживая ее, двигать мышь в нужном направлении. Когда объект достигает новой требуемой позиции, следует отпустить кнопку («бросить» объект)[14]. Перемещение можно производить и при нажатой правой кнопке. Тогда, если кнопку отпустить, появляется меню со строчками Переместить, Копировать, Создать ярлык, которые можно выбрать для выполнения указанного действия.

К манипуляторам относятся также джойстики – устройства, обычно используемые в игровых программах, трекбол – манипулятор, используемый в портативных компьютерах (вращающийся шарик в гнезде), световое перо, используемое или отдельно, или в составе дигитайзера – графического планшета[15].

 

2.1.3 Дополнительные внешние устройства

 

Кроме минимального набора устройств к компьютеру подключаются разнообразные внешние устройства: принтеры – устройства для вывода информации на бумагу; сканеры – устройства для считывания фотографий, рисунков, графической и текстовой информации, плоттеры – устройства для вывода графики на бумагу, модемы – устройства сопряжения компьютера и телефонной сети и другие.

2.1.3.1 Принтеры

Основным способом передачи результатов работы от ПК человеку на протяжении всей истории развития вычислительной техники был вывод их на бумагу. Все принтеры могут выводить текстовую информацию, рисунки, изображения. Формат печатаемого листа обычно А4 (210´297 мм) и А3 (297´420 мм). Промышленностью разных стран выпускается множество типов печатающих устройств, основанных на нескольких базовых физических принципах. 

Наиболее распространенные типы печатающих устройств можно разделить по принципу действия на следующие группы:

а) матричные (точечно-матричные); б) лазерные; в) струйные (чернильные).

Матричные принтеры не отличаются высокой производительностью. Принцип печати заключается в следующем: печатающая головка принтера содержит вертикальный ряд тонких металлических стержней (иголок).  Головка движется вдоль печатаемой строки, а стержни в нужный момент ударяют по бумаге через красящую ленту. Таким образом, изображение формируется из множества точек, оставляемых ударами иголок по красящей ленте.  Иголки прижимаются к красящей ленте электромагнитами (каждая иголка своим), а отводятся назад пружинками. Печатающий механизм с иголками перемещается равномерно вдоль строки бумаги, обернутой вокруг стального или резинового валика. Узкая красящая лента помещена в пластмассовую кассету. Бумага используется листовая, рулонная, с отверстиями или без таковых. Принтер может выдавать на бумагу не только алфавитно-цифровую информацию, но и рисунки, графики, диаграммы и т.д. 

Качество печати зависит от количества печатающих иголок (9, 24, 48). Скорость печати точечно-матричных принтеров – от 60 до 10 с на страницу, печать рисунков – до 5 мин на страницу.

Лазерные принтеры, обеспечивающие наилучшее (близкое к типографскому) качество печати, - наиболее сложные и дорогие из печатающих устройств. В этих принтерах используется принцип ксерографии: изображение переносится на бумагу со специального барабана (цилиндра), к которому электрически притягиваются измельченные частички полимерной краски. В лазерном принтере поверхность цилиндра  из полупроводникового материала равномерно по площади заряжается от высоковольтного источника. Затем меняющимся по интенсивности тонким лазерным лучом в нужных местах поверхность разряжается.  С помощью специального валика – электромагнитной щетки – пылевидная краска  наносится на цилиндр.  В тех местах, где заряд остался (луч лазера его не коснулся), пылинки прилипают и далее вращением цилиндра переносятся на бумагу.  Другим электрическим полем, действующим с обратной стороны бумаги, частицы краски перетягиваются на неё.  Далее под воздействием мощной лампы краска плавится и впитывается в бумагу.  Оставшиеся на цилиндре заряды и краска снимаются разряжающими лампами и скребком.

Луч лазера, формирующий изображение, бегает вдоль цилиндра, отражаясь от многогранного вращающегося зеркала.  Цилиндр и зеркало вращаются равномерно, а яркость луча меняется под управлением процессора. Вспышки луча лазера повторяют распределение бит в специально выделенной памяти, в которой процессором с помощью программ печати нулями и единицами формируется общее изображение.  Размер этой памяти принтера должен быть достаточным для построения полной страницы со всеми деталями. 

Процесс печати в лазерных принтерах имеет особенность: начатую страницу необходимо допечатать до конца без остановок.  Для получения изображения высокого качества луч лазера должен быть очень тонко сфокусирован, краска мелко промолота, буферная память принтера – иметь достаточный объем. Для печати на лазерном принтере текстовый файл передается программе-драйверу, которая выполняет свою задачу в два приема:

1) готовит изображение в буферном ОЗУ;

2) переводит изображение из буферного ОЗУ на бумагу.

Непосредственно печать производится следующим образом.  Сначала приводятся в действие оптико-механические элементы принтера – лазер, многогранное вращающееся зеркало, полупроводниковый цилиндр, источники высокого напряжения.  Затем в темпе движения луча происходит считывание вдоль строчек ОЗУ. Биты-нули при этом на луч не влияют, а биты-единицы гасят (перекрывают) луч с помощью специального модулятора. Следовательно, точки на цилиндре, соответствующие битам-единицам, остаются незасвеченными, к ним прилипают частички краски, переходящие затем на бумагу.

Разрешающая способность лазерных принтеров 600…1200 точек на дюйм. Скорость печати лазерных принтеров – от 10 до 5 с на страницу при выводе текстов.

Струйные принтеры более дешевые по сравнению с лазерными и позволяют получить качественное цветное изображение, которое формируется микрокаплями специальных чернил, выдуваемых на бумагу с помощью сопел. Жидкая краска непрерывной тонкой струйкой выбрасывается в сторону бумаги, а летящие капли отклоняются электрическим полем, которое управляется процессором.  Имея несколько емкостей с красками разных цветов, принтер обеспечивает цветное изображение.

Современные струйные принтеры могут обеспечивать высокую разрешающую способность – до 600 точек на дюйм, приближаясь  по качеству к лазерным принтерам. Но они более требовательны к качеству бумаги и требуют тщательного ухода и обслуживания (например, чистка сопел). Скорость печати струйных принтеров – от 15 до 100 с на страницу, а время печати цветных изображений – 3-5 минут.

Фирмы – производители: Epson, Canon, Hewlett Packard, Xerox.

2.1.3.2 Сканеры

Сканером называется устройство, позволяющее вводить в компьютер образы изображений, представленных в виде текста, рисунков, фотографий или другой графической информации.

В процессе сканирования документ проходит над сканирующей линейкой (или наоборот), состоящей из нескольких специальных камер (обычно их не более трех). Камера содержит нескольких тысяч светочувствительных регистрирующих элементов (приборов с зарядовой связью, Charge-Coupled Device — CCD), расположенных в ряд. Эти элементы преобразуют отраженный или прошедший через исходные документы свет в электрические импульсы, изменяющиеся пропорционально интенсивности света, попавшего на прибор.

Поскольку камера линейна, необходимо двигать документ, чтобы захватывать изображение построчно. Каждая из этих строк называется строкой сканирования. Собрав все строки сканирования, мы получим полный рисунок. Так как компьютеры понимают только дискретные (целые) числа, импульсы переводятся из аналоговой (непрерывной) в дискретную форму (рис. 2.6). Таким образом, естественная последовательность непрерывных тонов исходного изображения разбивается на кусочки – пиксели, а затем превращается в последовательность целых чисел. Каждый пиксель содержит только один цвет или оттенок серого, и, когда они складываются вместе, появляется полное изображение.

Любой сканер может вводить два типа изображения цветное и черно-белое. Черно - белые изображения, в свою очередь, делятся на бинарные и полутоновые. Бинарные изображения получаются тогда, когда используется только один бит данных для кодирования писеля. Этого вполне достаточно для сканирования чертежей или текстов, но совершенно недостаточно для сканирования черно-белых или цветных фотографий. При сканировании полутоновых изображений осуществляется переход от одного бита данных к четырем и восьми битам на пиксель. Один четырехбитовый пиксель может отображать 16 оттенков, или интенсивностей света, один восьмибитовый пиксель содержит 256 оттенков.

С пикселя, содержащего восемь бит данных, может начинаться работа с цветным изображением. Правда, для работы с полноцветными картинками (например, с цветными фотографиями) потребуется уже 24-битное сканирование т.е. каждый пиксель должен содержать 24 бита данных. В этом случае каждый бит может отобразить 16777216 различных цветов.

При профессиональных работах, например с полиграфией, необходимо программное и аппаратное обеспечение, способное работать с пикселями, содержащими 30, 32 или 36 бит данных, которые могут отображать 1 073 741 824 (30-битный пиксель), 4 294 967 296 (32 битный пиксель),              68 719 476 736 (36-битный пиксель) цветов или оттенков.

Одна из характеристик сканера - разрешение, или разрешающая способность, т.е. свойство различать очень близкие в пространстве объекты. Чем выше разрешение у сканеров, тем изображение становится резче и четче. Различаются два вида разрешения: аппаратное (оптическое) и программное (интерполяционное).

Аппаратное (оптическое) разрешение — показатель, характеризующий аппаратную часть сканера и прямо влияющий на качество сканированных изображений. Оптическое разрешение вдоль сканирующей линейки определяется количеством регистрирующих элементов CCD.

Программное (интерполяционное) разрешение — набор методов, позволяющих добиться увеличения разрешения при помощи вставки между фактически отсканированными точками дополнительных точек, цветов или градаций серого цвета, которые рассчитываются исходя из усредненных значений двух соседних точек.

Например, если в результате сканирования один из пикселей имеет значение уровня серого 24, а соседний с ним 70, то предполагается, что значение уровня серого цвета для промежуточного пикселя могло бы быть равным 47. Именно такое значение уровня серого и присваивается промежуточному пикселю. Таким образом, если вставить все оценочные значения пикселей в один файл отсканированного изображения, то разрешающая способность сканера как бы удвоится, т.е. вместо «аппаратных» 400х400 точек станет равной «программной» 800х800. Разрешение обычно измеряется в точках на дюйм (dot per inch - dpi).

Все многообразие сканеров подразделяется на два основных типа: ручные и настольные. В свою очередь настольные сканеры делятся на планшетные, страничные (рулонные) и проекционные.

Принцип работы планшетных сканеров следующий. На стекло изображением вниз кладется оригинал, накрываемый сверху непрозрачной крышкой, далее изображение сканируeт подвижная относительно изображения камера CCD, в ней фокусируются отраженные (но не проходящие сквозь оригинал) лучи. Сфокусированные камерой лучи обрабатываются сканером и передаются в компьютер. Этот принцип работы не годится для сканирования прозрачных цветных и черно-белых пленок, слайдов, рентгеновских снимков и т. д., тaк как в процессе сканирования используется метод отраженного света, при котором источник света и сканирующая камера находятся на одной стороне сканируемого изображения.

Чтобы сканеры имели возможность работы с прозрачными оригиналами, для них используются специальные устройства, пропускающие свет через носитель в камеру CCD. Как правило, на планшетных сканерах, особенно на их цветных моделях, сканируют такие изображения, где особенно важна проработка как можно большего количества деталей, поэтому разрешение сканирования требуется не ниже 400 dpi.

Достоинством планшетных сканеров является возможность сканировать переплетенные документы, прежде всего книги.

Работа страничных сканеров похожа на работу факсимильного аппарата. Отдельные листы документов протягиваются через устройство, при этом осуществляется их сканирование. Сканирующая головка остается на месте, а уже относительно нее перемещается бумага. Понятно, что в этом случае копирование страниц книг и журналов невозможно. Рассматриваемые сканеры достаточно широко используются в областях, связанных с оптическим распознаванием символов (Optical Character Recognition - OCR).

Для удобства работы страничные сканеры обычно оснащаются устройствами для автоматической подачи страниц, которые дают возможность заправить до десятка документов за один раз. Современные модели страничных сканеров совмещены с факсимильными аппаратами.

Третья разновидность настольных сканеров — проекционные сканеры, которые больше всего напоминают своеобразный проекционный аппарат (или фотоувеличитель). Вводимый документ кладется изображением вверх, блок сканирования при этом находится также сверху. Перемещается только сканирующее устройство. Основной особенностью данных сканеров является возможность сканирования проекций трехмерных предметов.

Ручной сканер, как правило, чем-то напоминает увеличенную в размерах электробритву. Для того чтобы ввести в компьютер какой-либо документ при помощи этого устройства, надо плавно провести сканирующей головкой по соответствующему изображению. Таким образом, проблема перемещения считывающей головки относительно бумаги целиком ложится на пользователя. Кстати, равномерность перемещения сканера существенно сказывается на качестве вводимого в компьютер изображения. В ряде моделей для подтверждения нормального ввода имеется специальный индикатор. Ширина вводимого изображения для ручных сканеров не превышает обычно 4 дюймов (~10 см). В некоторых моделях ручных сканеров в угоду повышения разрешающей способности уменьшают ширину вводимого изображения.

Современные ручные сканеры могут обеспечивать автоматическую «склейку» вводимого изображения, т.е. формируют целое изображение из отдельно вводимых его частей. Это в частности, связано с тем, что при помощи ручного сканера невозможно за один проход ввести изображение даже формата А4. Из-за более слабого источника освещения ручные сканеры работают менее точно, чем сканеры других видов.

В них привлекают небольшие размеры, сравнительно низкая цена и возможность использования с портативными компьютерами.

Для подключения к компьютеру сканеры используют либо собственные интерфейсные платы расширения, либо стандартные интерфейсы (последовательный или параллельный порты, интерфейс SCSI или USB). У каждого из интерфейсов есть свои достоинства и недостатки. Например, для вариантов последовательного или параллельного портов — это простота установки и возможность использовать сканер с любым компьютером, но при этом наблюдается очень низкая производительность. Современные высокопроизводительные модели сканеров используют интерфейс USB.

Для управления работой сканера (впрочем, как и другого внешнего устройства ПК) необходима соответствующая программа-драйвер. В этом случае управление идет не на уровне портов ввода-вывода, а через функции или точки входа драйвера. До недавнего времени каждый драйвер для сканера имел свой собственный интерфейс. Это было достаточно неудобно, поскольку для каждой модели сканера требовалась своя прикладная программа. Логичнее было бы наоборот, если бы с одной прикладной программой могли работать несколько моделей сканеров. Это стало возможным благодаря ТWAIN. TWAIN - это стандарт, согласно которому осуществляется обмен данными между прикладной программой и внешним устройством[16].

Применение TWAIN-интерфейса дает возможность: во-первых, поддерживать различные платформы компьютеров, а также различные устройства, включая разнообразные сканеры и устройства ввода - вывода, во-вторых, осуществлять работу с различными форматами данных. С помощью TWAIN-интерфейса можно вводить изображение одновременно с работой в прикладной программе, поддерживающей TWAIN, например CorelDraw, Publisher, PhotoFinish, FineReader[17].

Таким образом, любая TWAIN-совместимая программа будет работать с TWAIN - совместимым сканером.

Основные этапы обработки информации с помощью сканера показаны на рис. 2.6

 

 

37-126 

 

 

 

 


Фирмы – производители: Mustek, Genius, Hewlett Packard, Canon.

2.1.3.3 Плоттеры

Если принтеры обычно имеют дело с форматом бумаги А4 и А3,               то плоттеры – устройства для вывода сложных графических                        изображений – могут работать с большим форматом: А1 (594´841 мм) и                                    А0 (1189´841 мм).

Плоттеры можно разделить на два класса:

- векторные, в которых пишущий узел перемещается по двум или одной координате (в последнем случае по другой координате перемещается носитель информации); типичный представитель – перьевой плоттер (графопостроитель);

- растровые, в которых изображение создается путём заполнения поверхности носителя точками красителя; типичный представитель – струйный плоттер.

Современные плоттеры – это, в основном, струйные плоттеры. Их можно разделить на два класса: плоттеры для САПР (систем автоматизированного проектирования) и полноцветные (универсальные) плоттеры. Первые (относительно недорогие) ориентированы, прежде всего, на печать монохромных чертежей, например, конструкторской документации. Вторые способны печатать любую графику – от чертежей до плакатов фотореалистического свойства. Печать осуществляется как на бумагу, так и на полиэстеровую и виниловую пленку и холст.

Разрешающая способность струйных плоттеров от 180 до 720 точек на дюйм. Для печати широкоформатных плакатов используется меньшее разрешение, для работы на формате А4 – более высокое.

Производительность плоттера определяется скоростью печати, временем подготовки файла к печати и трудоемкостью технологических операций по обслуживанию плоттера. Скорость печати определяется свойствами струйной головки и расходных материалов. Чем больше форсунок в струйной головке и чем выше частота впрыска капель чернил, тем выше скорость печати. Современные струйные плоттеры обеспечивают печать монохромного чертежа формата А1 за 2 мин.

Необходимой составной частью процесса печати является подготовка файла (т.е. генерация файла в формате языка плоттера). В последнее время стало заметной неуклонная тенденция к росту сложной графики, как растровой, так и векторной, что выражается, в частности, в росте объемов файлов. Приходится сталкиваться с такими ситуациями, когда файл на самом современном ПК готовится к печати несколько часов, а иногда двое-трое суток! Эффективным решением данной проблемы является применение специализированных программных растровых процессоров (RIP). Время подготовки файла к печати в случае использования RIP – процессоров сокращается в несколько раз (без каких-либо изменений в конфигурации компьютера и плоттера). Это время также во многом зависит от типа операционной системы (например, в Windows NT подготовка к печати идёт в 1,5 раза быстрее по сравнению с Windows 95).

Непременным атрибутом струйного плоттера является рулонная подача бумаги. Без неё невозможно печатать длинные изображения, а также надеяться на повышение производительности всей системы и снижение эксплуатационных расходов. При работе с рулоном не надо тратить время на заправку листов бумаги в плоттер (а это особенно затруднительно в барабанных плоттерах), а автоматический электрический нож выполнит обрезку бумаги в нужном месте. Наиболее совершенные системы рулонной подачи предусматривают подачу с электрическим приводом и соответствующую систему подмотки. Рулонная подача с электрическим приводом позволяет применять рулоны бумаги до 150 метров, что заметно снижает трудоемкость обслуживания плоттера.

Электростатические плоттеры, как и струйные плоттеры, используют жидкие краски. Электростатическая технология основывается на создании скрытого электрического изображения (потенциального рельефа) на поверхности носителя. При этом в качестве носителя используется специальная электростатическая бумага, рабочая поверхность которой покрыта тонким слоем диэлектрика, а основа пропитана гидрофильными солями, позволяющими получить требуемую для нее влажность и электропроводность. Изображение, полученное на таких плоттерах, весьма устойчиво и не выгорает под воздействием ультрафиолетовых лучей. Данный тип плоттеров относится к числу дорогостоящих.

Технологии прямого вывода изображения разработана в конце 50-х годов и основана на применении термобумаги, т.е. бумаги, пропитанной теплочувствительным веществом. Такая специальная бумага стоила очень дорого, была чувствительна к изменениям температуры окружающей среды и не обеспечивала высокой контрастности изображения, поэтому технология прямого вывода изображения прошла долгий путь доработки, пока в середине 80-х гг. не появились качественные устройства массового использования.

Изображение создается длинной (на всю ширину плоттера) «гребенкой» миниатюрных нагревателей. Каждый нагреватель имеет автономное управление. Когда термобумага движется вдоль «гребенки», она меняет цвет в местах нагрева. Современная термобумага дает естественный черный цвет. Изображение, разумеется, получается монохромным.

Простота механизма печати гарантирует высокую скорость и надежность в работе. Использование плоттеров прямого вывода изображения позволяет достичь производительности до 50 листов формата А0 в день.

Лазерные плоттеры базируются на электрографической технологии, в основу которой положены физические процессы внутреннего фотоэффекта в светочувствительных полупроводниковых слоях селенсодержащих материалов и силовое действие электростатического поля. Селен в темноте может быть заряжен до потенциала в сотни вольт. Луч света снимает этот заряд, создавая скрытое электростатическое изображение, которое визуализируется намагниченным мелкодисперсным тонером, а затем переносится на бумагу.

В качестве промежуточного носителя в лазерных плоттерах используется вращающийся селеновый барабан. Заряженные области барабана притягивают сухой тонер, который затем переносится на проходящую под барабаном бумагу. После этого бумага с нанесенным тонером проходит через нагреватель, в результате чего частички тонера запекаются, создавая изображение.

Создание скрытого изображения на барабане осуществляется с помощью лазера. Для управления перемещением лазерного луча используется сложная система вращающихся зеркальных многогранников или призм и линз. Вследствие этого плоттеры (как, впрочем, и принтеры), использующие лазеры, боятся встрясок и ударов, которые могут сбить настройку.

Избежать сложностей с оптикой позволило применение точечных полупроводниковых светодиодов (light emitted diode – LED), которые и дали имя новому типу устройств (LED-плоттеры). Общий принцип создания изображения сохранился, однако вместо зеркал используется линейка светоизлучающих диодов. LED-плоттеры относятся к классу растровых: каждой точке изображения соответствует свой светодиод (например, при разрешении 400 точек на дюйм линейка для формата А1 состоит из 9600 (400´24") диодов). Отказ от оптического управления сделал систему проще, легче и надежнее, т.к. все диоды жестко закреплены.

Области применения LED – плоттеров: сложный технический дизайн, архитектура, документооборот, картография, т.е. везде, где высоки требования к производительности и качеству результатов, но наличие цвета не обязательно.

Фирма – производитель – в основном, Hewlett Packard.

 

2.1.3.4 Модемы

Компьютер вырабатывает дискретные электрические сигналы, а по телефонным сетям информация передается в виде непрерывного сигнала. Поэтому для обмена информацией между удаленными компьютерами необходимо специальное устройство сопряжения компьютера и телефонной сети – модем. Модем налагает цифровые сигналы компьютера на несущую частоту телефонной линии (МОдулирует ее), а при получении извлекает их (ДЕМодулирует).

Работу модема можно представить в виде следующей упрощенной схемы (рис. 2.7).

 

37-126 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Устройство согласования имитирует для телефонной линии подключение стандартного телефонного аппарата, защищает микросхемы модема от скачков напряжения в телефонной сети и осуществляет предварительную компенсацию искажений и помех в линии.

Цифроаналоговый/аналогоцифровой преобразователь преобразует сигнал из аналоговой формы в цифровую и обратно. Аналогоцифровое преобразование происходит следующим образом: с частотой 8 Кгц берутся отсчеты аналогового сигнала, измеряется напряжение и его результаты представляются в виде двоичного числа[18]. Цифроаналоговое преобразование осуществляется так: каждому двоичному числу ставится в соответствие свое значение напряжения, на поступающие двоичные числа преобразователь выдает импульсы с частотой 8 Кгц, которые сглаживающим устройством превращаются в непрерывный сигнал. Отметим, что числа на входе и выходе в ЦАП еще не представляют собой в чистом виде передаваемую через модем информацию, а являются лишь цифровым представлением сигнала в линии.

Для того чтобы цифровое представление сигнала в АЛ снова превратилось в данные для компьютера и обратно, используется цифровой процессор обработки сигналов, представляющий собой специализированную микроЭВМ на одной или нескольких микросхемах. Работа УС, ЦАП и ЦПОС управляется специальным управляющим устройством. Обмен информацией между модемом и компьютером происходит через интерфейсную схему, которая обеспечивает согласование параметров порта компьютера с параметрами входов и выходов ЦПОС и УУ.

По способу подключения к компьютеру модемы бывают встроенные (плата расширения, вставляемая в свободный разъем материнской платы) и внешние (отдельное устройство, подключаемое через коммуникационный порт).

Некоторые модемы конструктивно сопряжены с телефаксными аппаратами (т.н. факс-модемы), снабжены автоматическим набирателем номера, автоответчиком, голосовыми возможностями, то есть могут служить электронным секретарем.

Основная характеристика модемов - максимальная скорость передачи данных. Выпускаемые сейчас модемы общего применения имеют максимальную скорость в соответствии со следующей линейкой: 14,4; 28,8; 33,6; 57,6 Кбод – менее скоростные уже затруднительно использовать, например, для работы в Интернет[19].

Реальная скорость передачи данных сильно зависит от помех в абонентской линии, которые приводят к искажению сигнала. Мощным источником помех являются сами автоматические телефонные станции (АТС). Наихудшим вариантом является шаговая АТС, где для соединения абонентов используются электромеханические устройства с весьма ненадежной системой контактов. Самыми современными и качественными являются электронные АТС.

Как и любое другое устройство связи, модем должен "понимать" другой модем, пусть даже совсем иначе устроенный. Для того чтобы это было возможным, существуют международные стандарты ("протоколы"), описывающие их работу. Когда говорят, что "модем работает по протоколу такому-то", то подразумевают, что он обеспечивает скорость передачи данных, записанную в стандарте, устанавливающем правила взаимодействия модемов. Практический интерес представляют стандарты V.32, V.32bis, V.34, V.34bis, соответствующие скоростям 9600, 14400, 28800 и 33600 бод. Чем выше скорость передачи, тем ниже помехоустойчивость, поэтому если качество линии не позволяет работать с каким – либо протоколом, то модем переходит на протокол с меньшей скоростью. В начале 1998 года был принят международный стандарт V.90, соответствующий скоростям более 56000 бод.

Также существуют протоколы MNP1 ... MNP10, V.42bis, описывающие коррекцию ошибок и сжатие информации. О том, какие протоколы поддерживает модем, описывается в инструкции на конкретное устройство.

Для обнаружения и исправления ошибок в принимаемой информации в модемах используется разные способы: контроль на четность, метод контрольных сумм, корректирующие коды Хэмминга, которые рассматриваются в разделе 3 Пособия.

Быстрое развитие компьютерных информационных систем с доступом широкого круга абонентов стало важным стимулом к развитию и совершенствованию модемов. На российском рынке доминируют две производящие модемы фирмы: U.S. Robotics  и ZyXEL.

В заключение отметим, что конфигурация персонального компьютера и архитектура всего набора внешних устройств конечно же должны определяться тем, какие задачи должны решаться с его помощью – вычислительные, обработки текстовой или графической информации, мультимедийные и т.д.

 

2.2 Классификация программного обеспечения

 

Для функционирования персонального компьютера необходима как  аппаратная часть (hardware), так и программное обеспечение (software).

По функциональному признаку программное обеспечение ПК подразделяют на системное и прикладное.

Системное программное обеспечение организует процесс обработки информации в компьютере и обеспечивает нормальную рабочую среду для прикладных программ. В состав системного ПО входят:

· операционные системы;

· системы программирования;

· сервисные (обслуживающие) программы.

Операционные системы - это совокупность программных средств, осуществляющих управление выполнением программ, управление данными, управление ресурсами компьютера (оперативной и дисковой памятью, программами и др.), обеспечивающих взаимодействие всех аппаратных компонент составных ПК (клавиатуры, монитора, принтера, и т.д.), а также диалог пользователя с компьютером. Примеры ОС: MS DOS, Windows 95/98, Windows NT (все – Microsoft), OS/2 (IBM),  Unix (Bell Labs).

Системы программирования – это комплекс программных средств, включающие в себя транслятор с языка программирования, библиотеки стандартных подпрограмм, редактор связей, средства отладки программ и систему поддержки и управления проектом создания прикладных программ.

Наиболее распространенные языки программирования: Basic, Pascal, Fortran, C++. Активно развиваются языки четвертого поколения – языки объектного программирования: Visual Basic, Visual C++, Java.

Сервисное программное обеспечение расширяет возможности операционных систем и представляет пользователю дополнительные услуги в работе с компьютером.

По функциональным возможностям сервисные средства можно подразделить на:

· улучшающие пользовательский интерфейс (оболочки Norton Commander, DOS Navigator, Windows 3.x – 3.xx и др.);

· защищающие данные от разрушения и несанкционированного доступа и восстанавливающие данные (например, комплекс утилит Norton Utilities);

· архивации-разархивации (ARJ, RAR, PKZIP и др.);

· антивирусные средства (комплект DSAV (Dialog Science AntiVirus) компании ЗАО "ДиалогНаука", состоящий из программ Dr.Web, Adinf, Sheriff, Aidtest, пакеты программ AVP(Antiviral Toolkit Pro) компании "Лаборатория Касперского", Norton Antivirus компании Symantec, Dr. Solomon компании Dr. Solomon Software и др. );

· программы тестирования и автоматического поиска ошибок и неисправностей (Check-It, TroubleShooter, ScanDisk, Univbe и др.).

По способу организации и реализации сервисные программы представлены оболочками, утилитами и отдельными автономными программами.

Прикладное программное обеспечение служит для решения конкретных практических задач. В него входят пакеты прикладных программ и программы пользователя.

Наиболее распространенными пакетами прикладных программ общего назначения являются текстовые процессоры, электронные таблицы, системы управления базами данных, графические редакторы и интегрированные пакеты.

Текстовые процессоры – это программы для подготовки текстовых  документов (MS Word, Corel Word Perfect, Ami Pro, MultiEdit, ChiWriter, ЛЕКСИКОН).

Их функции: запись текста и математических формул в файл, проверка орфографии, форматирование текста, экспорт иллюстраций, файлов из других приложений ит.п.

Электронные таблицы применяются для хранения данных в двумерной табличной форме и работы с этими данными – вычислений, формирования диаграмм, распечатки таблиц, диаграмм и деловой графики (MS Excel, Lotus 1-2-3, QuattroPro, SuperCalc).

Системы управления базами данных (СУБД) предназначены для обработки больших объемов данных, которые могут иметь сложную  структуру связей и ссылок (MS Access, Paradox, dBASE, FoxPro, Clipper).

Средствами СУБД можно проводить следующие операции:

1) проектирование базовых объектов информационных систем – двумерных таблиц с разными типами данных;

2) установление связей между таблицами с поддержкой целостности данных;

3) ввод, хранение, просмотр, сортировка, изменение и выборка данных из таблиц;

4) создание, модификация и использование специальных объектов бах данных, таких как форма, запрос, отчет, которые помогают извлекать, преобразовывать и предоставлять информацию из баз данных пользователю.

Графические системы предназначены для обработки графических документов – иллюстраций, схем, чертежей, графиков (MS PowerPoint, Lotus Freelance Graphics, AutoCAD, СorelDraw, Adobe Photoshop, Surfer).

Интегрированные пакеты представляют собой совокупность программных средств различного назначения с единым пользовательским интерфейсом, совместно использующих одни и те же данные. Стандартный набор включает в себя вышеперечисленные пакеты прикладных программ (MS Office 97 Pro, Corel Office Pro 7, Lotus SmartSuite 97).

Важнейшей частью системного ПО является операционная система.

Она начинает работать при включении персонального компьютера (ПК) одновременно с аппаратными средствами. С точки зрения пользователя ОС – продолжение аппаратных средств ПК.

Операционные системы можно классифицировать по различным признакам:

· по типу интерфейса: командные (текстовые) и объектно-ориентированные (графические);

· по разрядности кода ОС: 8-, 16-, 32-, 64- разрядные;

· по количеству одновременно работающих пользователей: одно- и  многопользовательские;

· по числу процессов, одновременно выполняемых под управлением ОС: однозадачные, многозадачные;

· по количеству поддерживаемых процессоров: одно- и многопроцессорные;

· по типу доступа к компьютеру: ОС пакетной обработки, ОС с разделением времени, ОС реального времени;

· по типу использования ресурсов: сетевые и локальные.

Наибольшее распространение среди вариантов операционных систем с командным интерфейсом получила система MS DOS (Disk Operating System), разработанная фирмой Microsoft по заказу корпорации IBM для своего первого персонального компьютера, а среди графических - Windows 95. Остановимся более подробно на их особенностях и составе [9,10].

 

2.3 Операционная система MS DOS

 

2.3.1 Состав MS DOS

Первый вариант MS DOS (версия 1.0) появился в октябре 1981 года.  В настоящее время используются версии 6.22 и выше. Для MS DOS было разработано большое число прикладных программ.

Операционная система MS DOS содержит следующие основные элементы.

Базовая система ввода-вывода (BIOS – Basic Input-Output System), которая "зашита" в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) ПК и выполняет следующие функции:

· автоматическое тестирование аппаратных средств ПК;

· организацию вызова в машину других элементов MS DOS (начальная загрузка);

· организацию универсальных операций ввода/вывода информации.

Программа-загрузчик операционной системы, которая находится в первом секторе системного диска (дискеты или винчестера).

Два системных файла MS DOS, которые считываются в оперативную память при начальной загрузке ПК и постоянно там находятся:

· модуль расширения BIOS (программа IO.SYS), в котором находится информация об изменениях функций DOS по сравнению со стандартными;

· модуль обработки прерываний (программа MSDOS.SYS), команды которого, в основном, обеспечивают работу файловой системы и обработку ошибок.

Командный процессор (программа COMMAND.COM), который обрабатывает команды, вводимые пользователем, и организует исполнение программ. После начальной загрузки ПК командный процессор выполняет специальный командный файл AUTOEXEC.BAT, где записаны команды, осуществляющие необходимую настройку операционной системы и устанавливающие удобную рабочую среду.

Внешние команды DOS – программы, поставляемые вместе с операционной системой в виде отдельных файлов.

Драйверы устройств – специальные программы, дополняющие систему ввода-вывода DOS и обеспечивают обслуживание новых или нестандартных устройств. Эти драйверы загружаются в память компьютера при загрузке операционной системы; их имена указываются в специальном текстовом файле конфигурации CONFIG.SYS

Все эти компоненты (кроме BIOS) должны быть записаны на системном диске (дискете или винчестере). Вместе с MS DOS на винчестер записывается комплекс специальных программ (утилит), предназначенных для всевозможных сервисных операций на ПК: форматирования дискет, проверки дисков, копирования дискет и т.д.

 

2.3.2 Файловая система MS DOS

Основу DOS представляет файловая система – функциональная часть ОС, обеспечивающая выполнение операций над файлами (создание, запись, чтение, удаление файлов)[20] и включающая в себя правила образования имен файлов и способов обращения к ним, иерархическую структуру хранения файлов на дисках.  Работа компьютера заключается в исполнении программ, т.е. подготовленных для него заранее наборов инструкций.

Каждая программа имеет имя и хранится в ПК в одном из двух вариантов:

1) в качестве внутреннего блока командного процессора COMMAND.COM (внутренняя программа);

2) в качестве программного  файла на жестком или гибком диске.

Имя такого файла имеет расширение .EXE, .COM или .BIN.  Чтобы выполнить ту или иную программу, MS DOS должна получить от пользователя команду, в которой указывается имя программы (при необходимости и дополнительная информация).

Два важнейших фактора файловой системы ПК:

1) все дисковое пространство, доступное компьютеру, делится на логические диски (А:, С: и т.д.), которые содержат отдельные файлы и каталоги первого уровня, образуя корневой каталог данного диска[21]. Диски и каталоги образуют файловую систему компьютера.

2) MS DOS в любой момент времени "находится" на конкретном (текущем) диске и в конкретном (текущем) каталоге, т.е. в конкретной точке файловой системы.  В этой точке MS DOS и работает.

Иногда текущий диск и текущий каталог называют рабочим диском или рабочим каталогом, а все вместе – рабочей средой.

Количество файлов на диске превышает несколько десятков (даже тысяч), поэтому для удобства работы с ними они организованы в древовидную файловую систему. Чтобы добраться до конкретного файла, нужно указать диск и путь – список всех каталогов, начиная от главного, вплоть до подкаталога, в котором записано конкретное имя файла.  Имена каталогов разделяется символом “\”.

Полное имя файла образуется из обозначения диска, символа “\”, пути, “\” и собственного имени файла.  Имена отдельных файлов в разных каталогах могут быть одинаковыми.

Информация на логическом диске записывается в секторах одинаковой длины (512 байт), которые появляются при форматировании диска. Логическое пространство логического диска делится на две области: системную область и область данных.

Область данных содержит файлы и каталоги. Системная область создается при форматировании, обновляется при работе с файловой системой и содержит загрузочную запись (Boot Record - BR), таблицу размещения файлов (File Allocation Table – FAT) и корневой каталог (Root Directory - RD).

Системный загрузчик, находящийся в BR, загружает в ОЗУ с системного диска модуль расширения BIOS IO.SYS и базовый модуль DOS MSDOS.SYS.

В FAT описывается состояние каждого кластера. Кластеры (смежные или фрагментированные), принадлежащие одному файлу, связываются в FAT в цепочку. Для этого элементы FAT хранят либо номер следующего кластера, принадлежащего файлу, либо специальный код, где указывается, что кластер или является последним, или свободен, или является дефектным.

Номер первого кластера файла хранится вместе с именем файла в RD. Также элементы корневого каталога содержат следующие поля:

- поле имени файла или каталога и поле расширения файла;

- поле атрибутов файла (R – только для чтения; Н – спрятанный; S – системный; A –архивный);

- даты создания (модификации) файла или каталога;

- размера файла в байтах.

 

2.3.3 Команда MS DOS

При включении компьютера автоматически начинает работать встроенная часть MS DOS – BIOS , которая организует предварительную подготовку ПК к работе.  Подготовка заканчивается, когда на экране появляется приглашение MS DOS, которое может выглядеть, например, так:  С:\> .  Справа от угловой скобки появляется мерцающий курсор: MS DOS приглашает пользователя набрать команду.

Строка экрана, в которой выдается приглашение, называется командной строкой.  Это означает, что в этой строке пользователь набирает с клавиатуры команду, которая имеет вид:

                                <имя программы>[<параметры>].

Обязательная часть команды – имя программы, которую надлежит выполнить операционной системе.  Например, DIR,  COPY, CD и т.д.

Некоторым программам необходима дополнительная информация (параметры).  Такой информацией может быть, например, имя файла, с которым будет работать программа, или условный текст, обозначающий  режим работы программы. Эти режимы называют опциями, или ключами. Параметры программы (имена, опции) называют аргументами командной строки. Квадратные скобки в записи команды означают, что параметры указываются не всегда. Имя программы и аргументы командной строки отделяются друг от друга одним или несколькими пробелами. Набирать команду можно на любом регистре клавиатуры – верхнем или нижнем.

Закончив набор команды, необходимо нажать Enter. MS DOS принимает текст команды, выделяет из неё имя программы (именем программы считается указанная в команде последовательность символов до первого пробела) и поступает следующим образом.  Сначала MS DOS просматривает внутренние таблицы программы COMMAND.COM, пытаясь найти в них введенное пользователем имя команды. Если имя найдено, MS DOS исполняет заказанную программу, если нет – MS DOS ищет программу поочередно на дисках по следующему алгоритму.

1) Сначала MS DOS просматривает все файлы текущего каталога.

2) Если программа не найдена, MS DOS ищет её последовательно во всех каталогах, указанных в команде PATH  файла AUTOEXEC.BAT.

3) Если расширение имени программы не указано, MS DOS ищет программы по собственному имени, прибавляя к нему поочередно .COM, .EXE и .BAT.

4) Если ни в текущем каталоге, ни в каталоге программы не оказалось, на экран терминала поступает сообщение:

                        Bad command or file name

(Имя команды или файла указано неверно)

и вновь выдается приглашение MSDOS.

Команды MS DOS подразделяются на внешние и внутренние. Внутренние команды исполняются программами DOS, постоянно размещенными в оперативной памяти компьютера, а внешние команды являются отдельными программами. Обычно программы и внешние команды после исполнения из памяти удаляются.

Итак, основа всякой команды для DOS – имя программы.  Операционная система предлагает пользователю ряд собственных обслуживающих программ, которые называются командами MS DOS.  Часть этих программ встроена в процессор COMMAND.COM (внутренние команды), а часть находится на диске в форме обычных программных файлов (внешние команды).  Для пользователя команда MS DOS – это одна из обслуживающих программ компьютера.

Рассмотрим основные функции семи команд MS DOS, знание которых необходимо каждому пользователю.

Выдать и установить системное время

                                    TIME

По этой команде MS DOS выдает на экран зарегистрированное в системе текущее время в определенном формате и в том же формате необходимо ввести новое время, если требуется его коррекция. Например:

 

Текущее время: 21:00:07,19

Введите новое время:

 

Выдать и установить системную дату

DATE

По этой команде MS DOS выдает на экран зарегистрированную в системе текущую дату в определенном формате, с указанием дня недели и в том же формате необходимо ввести новую дату, если требуется её коррекция. Например:

 

Текущая дата: Чт, 07.01.1999

Введите новую дату (дд-мм-гг):

 

Установить текущий диск

<логический диск>:

По этой команде устанавливается новый текущий диск.  Например:

Е:

Изменить текущий диск

CD <путь>

По этой команде устанавливается новый текущий каталог на текущем диске.  Например, устанавливается каталог GAME на диске С:

CD С:\GAME

Установить список каталогов для поиска выполняемых программ

PATH <диск, каталог>[;<диск, каталог>] …

По этой команде MS DOS запоминает список каталогов, в которых будет произведен поиск программы, если MS DOS не найдет программу в текущем каталоге. Эта команда, как правило, включается в файл                     AUTOEXEC.BAT, команды которого выполняются системой при начальной загрузке компьютера.  Просмотр каталогов ведется в том же порядке, в каком они указаны в команде PATH. Например,

PATH С:\;C:\NORTON;D:\UTIL;D:\SET

 

Форматировать дискету

FORMAT <логический диск>:

По этой команде MS DOS проводит разметку (форматирование) дискет. Например, format a:

Копировать файл

COPY <имя (адрес) файла 1> <имя (адрес) файла 2>

По этой команде MS DOS создает точную копию файла 1 и присваивает ей имя <файл 2>.  Например, команда копирует обычный файл sos.txt на принтер (т.е. печатает его). 

copy sos.txt prn

Команду можно использовать для объединения нескольких файлов

copy sos1.txt+sos2.txt+sos3.txt sos.txt

Файлы sos1.txt, sos2.txt, sos3.txt будут объединены в один файл с именем sos.txt.

 

2.4 РАБОТА В MS DOS ПОД УПРАВЛЕНИЕМ NORTON  

      COMMANDER

 

2.4.1 Понятие оболочки операционной системы

Работу с  MS DOS облегчает оболочка Norton Commander (NC).

Рис. 2.8 – Соотношение ОС и оболочки

 

 
Оболочкой операционной системы называется сервисная программная система, модифицирующая пользовательский интерфейс с целью улучшения его восприятия пользователем ("дружественный" интерфейс) и предоставления пользователю дополнительных возможностей (рис.2.8). Недостатком обычных команд MS DOS является то, что при их использовании приходится набирать много текста, помнить как сами команды, так и многочисленные имена каталогов, файлов и т.п. С программами-оболочками, заменяющими большинство команд DOS, пользователю работать намного проще. Существует несколько таких программ, например:  NС (Norton Commander), FAR Manager, DN (DOS Navigator). Рассмотрим основные возможности оболочек операционных систем, их функции, особенности, преимущества над MS DOS и недостатки на примере Norton Commander.

 

37-126     ПК

 

 

 

 

 

 

 

 

Оболочка

 

 

 

Пользователь

 

 

ОС

 

Системное и прикладное

обеспечение

 

Рис. 2.8 – Соотношение ОС и оболочки

 

Norton Commander выполняет тройную функцию, обеспечивая:

1) наглядное отображение файловой системы на экране и удобные средства для путешествий по этой системе;

2) простой и гибкий механизм диалога с MS DOS;

3) всевозможные служебные функции (манипуляции с файлами, информационный сервис и т.д.)

 

2.4.2 Экран Norton Commander

Norton Commander позволяет видеть файлы и каталоги на двух постоянно отображаемых панелях и удобно манипулировать файлами с помощью функциональных клавиш и мыши. Одна из панелей всегда является активной, в ней находится подвижный курсор, с помощью которого любой файл или каталог можно делать текущим. В верхней части экрана располагаются, как правило, пять пунктов главного меню оболочки: Левая, Файл, Диск, Команды, Правая, открывающиеся щелчком мыши. Под левой панелью (внизу экрана) в поле командной строки набираются любые команды DOS, команды самой оболочки NC и запускаются на выполнение прикладные программы. Последняя строка экрана содержит список функциональных клавиш F1, F2,…, F10 с кратким обозначением их функций, используемых при работе оболочки Norton Commander.  Общий вид панелей Norton Commander показан на рисунке 2.9.

Таким образом, NC одновременно на двух панелях демонстрирует  оглавления двух неких каталогов из файловой системы пользователя (причем, на обеих панелях может отражаться один и тот же каталог).  Имя логического диска и имя каталога указаны в заголовке каждой панели.

 

 

 

C:\

 

D:\

 
 

 


Имя

МОИДОК~1

ATACR

DOS

FAR152

NC

TEMP

TEST

UTIL

WINDOWS

                 Имя

autoexec adi

window~1 bmk

file0001 chk

command com

autoexec dos

config   sys

autoexec bat

 

 

   Имя

 

 

Имя

ACAD

ANDREI

ANTIVIR

FOTOROBO

GAMES

HOROSCOP

ORIGIN

ORAL

PUBLIC

 

Имя

PHOTO

SOCRAT97

STYLUS3

STPLAYER 2_1

XINGPLAY 321

readme.txt

state.txt

 

Имя

tabl.xls

otchet.xls

 

NC4Каталог3 12.04.98    12:43

 

ORIGIN 4Каталог3       22.06.98   22:13

C:\NC>  

Œ Помощь Вызов ŽЧтение Правка Копия ‘Имя ’Новый “Удал-е ”Меню •Выход

 

Рис. 2.9 – Общий вид экрана NС

 

Таким образом, особенности работы с программой Norton Commander состоят в том, что для выполнения большинства действий достаточно использовать клавиши стрелок, функциональные клавиши, Enter, Esc, а также некоторые комбинации клавиш.

 

2.4.3 Работа с файлами и каталогами в NС

Пользуясь программой NС, необходимо научиться переходить из одной рабочей среды в другую в пределах файловой системы. Рассмотрим основные возможности программы NС.

Смена диска для левой панели выполняется нажатием клавиш Alt+F1, а правой - Alt+F2. После этого появляется меню со списком дисков, активный диск выделен цветом. Стрелками выбирается нужный диск и нажимается Enter.

От любого действия можно отказаться, если вместо Enter нажать клавишу Esc.

Переключение активной панели (перемещение между панелями) выполняется клавишей Tab.

Клавишами стрелок (¬, ­, ®, ¯) выбирается активный подкаталог, либо файл. Если текущий каталог не главный, то в первой строчке двумя точками обозначен подкаталог.

Если выбран подкаталог, то при нажатии клавиши Enter произойдет переход к нему. При нажатии Enter исполняемый или пакетный файл (с расширением .coм, .ехе, .bin или .bat) будет запущен на исполнение. При исполнении программы Norton Commander временно отключается, но остается в оперативной памяти. После завершения исполнения выбранной программы происходит возврат к Norton Commander.

Выдаваемые команды пользователя NС запоминает в протоколе команд. Протокол – это просто список, в котором помещается не более              16 последовательно введенных команд. Для доступа к протоколу можно выбрать команду Alt+F8. На экране появится список-меню, из которого можно выбрать любую ранее введенную команду и нажать Enter. Команда будет выполнена. Если нажать  Ctrl+Е, в командной строке появится последняя выполненная команда из протокола команд.

Поиск каталога можно осуществить нажатием Alt+F10, на экране будет представлена схема файловой системы для активной панели, только без имен файлов. Движением полей (стрелками) можно найти нужный каталог и нажать Enter.

Поиск файла можно провести, нажав клавиши Alt+F7, а затем набрать его имя в окне. Вместо имени файла можно набрать шаблон, тогда будут найдены все соответствующие ему файлы. Шаблон – такое имя  файла, в котором вместо некоторых букв записаны символы "?" или "*".  Символ "?" означает, что в указанной позиции может быть любой символ.  Символ "*" означает, что начиная с этой позиции, может быть записано произвольное число любых символов.

Например, *.doc – все файлы с расширением .doc из текущего каталога,

                min???.* - все файлы с именем, начинающимся с min, состоящем из 6 символов, с любым расширением. 

Любой логический диск имеет ограниченную емкость. Для управления файловой системой необходима справка об объеме свободного участка диска – Ctrl+L.  Одновременно в окне справки выдаются данные об объеме оперативной памяти (полный объем и свободный участок), а также о количестве и общем размере файлов текущего каталога.  Чтобы удалить информационное окно, необходимо снова нажать Ctrl+L.

При работе с некоторыми программами необходимо временно убрать обе панели NС с экрана, чтобы прочитать информацию, выданную исполненной программой – Ctrl+О.  Для восстановления панелей - снова Ctrl+О.  Для удаления и восстановления левой (правой) панели можно использовать переключатели – Ctrl+F1 (Ctrl+F2).

 

 

 

2.4.4 Сводка основных функций NC

Рассмотрим основные действия при нажатии функциональных клавиш NС.

F1 – вызов кадров помощи  Norton Commander.

F2 – вызов меню пользователя с заранее заданными действиями.

F3 - просмотр текста файла.

F4 – редактирование текстовых файлов.

F5 – копирование файла в каталог, активный на соседней панели. 

F6 – перемещение файла в другой каталог. Если каталоги находятся на одном диске, то копирования не происходит, происходит лишь переписывание информации о файле из одного каталога в другой.

F7 – создание нового подкаталога. В появившемся окне требуется набрать его имя и нажать Enter.

F8 – удаление файла или подкаталога. Для безопасности Norton Commander попросит подтвердить действие.

F9 – вызов верхнего меню, в котором можно изменить настройки для панелей и выполнить некоторые дополнительные действия.

F10 – выход из Norton Commander.

Копирование, перемещение и удаление можно провести и для группы файлов. Файл включается в группу нажатием на клавишу Insert. Группу можно выделить также шаблоном. Для этого нажимается клавиша "+", находящаяся справа на клавиатуре. В появившемся окне записывается шаблон и нажимается Enter. Снять удаление можно либо повторным нажатием Insert, либо клавишей "–" справа и Enter.

Создать текстовый файл можно, нажав клавиши Shift+F4, набрав имя файла, а затем и текст для него.

После нажатия Ctrl+Q можно вести быстрый просмотр содержимого файлов, перемещаясь стрелками по списку файлов активной панели. Повторное нажатие перечисленных комбинаций клавиш возвращает "статус-кво".

Копирование в командную строку имени выделенного файла осуществляет Ctrl+Enter.

 

2.5 Обслуживающие программы персонального 

      компьютера

 

По мере расширения взаимодействия пользователя с компьютером возникает потребность в проведении всевозможных операций вспомогательного характера (восстановить случайно удаленный файл, упаковать группу файлов и т.д.).  Для таких операций на каждом компьютере имеется большой набор сервисных программ (утилит). Наибольшей популярностью пользуется пакет Norton Utilities фирмы Symantec.

Рассмотрим некоторые программы из этого пакета.

Пусть, например, нужно восстановить случайно удаленный файл.

Получив команду на удаление файла, MS DOS выполняет следующие операции:

1) заменяет первую букву в имени файла на некоторый условный символ;

2) помечает все кластеры, занятые файлом, как свободные.

Если пользователь случайно удалил файл и желает его восстановить, необходимо вызвать программу восстановления UNERASE из пакета Norton Utilities, перейти в каталог, в котором находится удаленный файл, на экране будет предложен список файлов, удаленных в последнее время.  Имя каждого файла начинается символом “?”, а справа в списке указан прогноз на восстановление: “poor” – плохой,  “average” – средний, “good” – хороший, “excellent” – отличный.  Необходимо выделить в списке восстанавливаемый файл и выбрать пункт меню  UnErase (Восстановить). Программа попросит ввести первую букву имени и попытается восстановить файл.

Очень часто при работе с файлами требуется сжать файл или группу файлов с целью уменьшения занимаемого ими места (для архивного хранения или переноса информации на дискетах).

Архивирование – это упаковка (сжатие) файла или группы файлов с целью уменьшить место, занимаемое ими на диске. Любые данные можно закодировать таким образом, чтобы они занимали меньше места, но могли быть преобразованы в прежний вид. Создан ряд программ–архиваторов, которые упаковывают файлы и создают из них архивы. При сжатии размеры файлов уменьшаются в 2-3 раза, иногда даже в 10 раз. Больше всего сжимаются файлы баз данных и текстовые файлы, а меньше всего – двоичные программные файлы типа .СОМ, .EXE.

В России широко применяются такие программы–архиваторы, как ARJ (расширение .ARJ), PKZIP/PKUNZIP (.ZIP), RAR (.RAR), LHA (.LZH). Все они примерно равноценны по функциям и по такой важной характеристике, как степень сжатия. Основными характеристиками архиватора являются:

· степень сжатия файла (отношение размера исходного файла к размеру упакованного файла);

· скорость работы;

· сервис (т.е. набор функций архиватора).

В качестве примера рассмотрим две наиболее распространенные операции, выполняемые с помощью архиватора ARJ.

Архив - это специальный файл, содержащий оглавление и упакованные данные из нескольких файлов. В архив можно добавлять файлы и извлекать их в первоначальном виде. Архивный файл имеет расширение ".АRJ" (файлы с продолжением многотомного архива имеют расширения ".А01", ".А02" и т.д.).

Общий вид вызова программы arj:

arj <команда> <.режимы> <имя архива> <каталог или имена файлов>

<режимы> – знак "-" и буква, задающая вариант команды. Режимы могут отсутствовать.

<имя архива> –- имя архивного файла, можно указать каталог с именем файла.

<каталог или имена файлов> – если указывается каталог, то извлекаются все файлы из этого каталога, если указан один или несколько файлов, то берутся только эти файлы. Вместо имени файла можно использовать шаблон. Можно вообще ничего не указывать, тогда берутся все файлы текущего каталога.

Команда а – добавление файла в архив. Если указанный архив отсутствует, он создается. Добавляются все указанные файлы. Если задан режим -r и указан каталог, то в архив помещаются файлы как из этого каталога, так и из всех подкаталогов и т.д. Если задан режим -vразмер, то создается многотомный архив, размер - это число, размер дискеты в килобайтах, например, -vl440.

Команда m – замена указанных файлов в архиве на новые.

Команда e – извлечение указанных файлов из архива. Если имена файлов не указаны, извлекаются все файлы. Архив сохраняется.  

Команда х – извлечение указанных файлов из архива с сохранением структуры каталогов. Эта команда используется, если при добавлении файлов в каталог был задан режим -r.

Команда l – просмотр оглавления архива.

Приведем несколько примеров применения программы arj.

arj а a:mam.arj – создание архивного файла mam.arj на дискете a:. В архив помещаются все файлы из текущего каталога.

arj l kol.arj – просмотр оглавления архивного файла kol.arj, расположенного в текущем каталоге.  

arj е a:abd.arj – извлечение из архивного файла abd.arj на дискете а: всех файлов и запись их в текущий каталог. 

arj а abcd.arj c:\program\p.pas\*.pas – создание архивного файла abcd.arj в текущем каталоге. В архив помещаются все файлы с расширением "pas" из каталога c:\program\p.pas.

arj а -vl440 a:ab.arj – создание многотомного архива на дискетах емкостью 1,44 Мбайт, поочередно вставляемых в дисковод а:. В архив помещаются все файлы из текущего каталога. Имена архивных файлов на дискетах: ab.arj, ab.a01 и далее по порядку.

arj е -v a:mab.arj – извлечение из многотомного архива на дискетах, поочередно вставляемых в дисковод А:, всех файлов и запись их в текущий каталог. Имена архивных файлов на дискетах: mab.arj, mab.a01) и т.д.

Особенностью большинства архиваторов является отсутствие интерфейса пользователя (т.е. возможности работать в диалоговом режиме). В последнее время наибольшую популярность приобрел архиватор RAR, имеющий интерфейс пользователя, а также архиваторы WinRar и WinZip, работающие в среде Windows.

 

2.6 ОСОБЕННОСТИ ГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ

      WINDOWS  3.Х

 

2.6.1 Графический интерфейс Windows

Персональные компьютеры 80-х гг. обладали ограниченными техническими возможностями и низким уровнем пользовательского интерфейса. Требовались операционные оболочки, выполняющие основные операции с файловой системой и обладающие функциональными возможностями операционной системы. Наиболее удачной операционной оболочкой являлся Norton Commander, но его функции не выходили за рамки DOS.

Более наглядное  представление информации было достигнуто только в рамках многооконного графического пользовательского интерфейса, послужившего основой графической оболочки Microsoft Windows, первая версия которой вышла в ноябре 1985 г.

Оболочки Microsoft  Windows 3.0 (май 1990 г.), Windows 3.1 (апрель 1992 г.), Windows 3.11 (ноябрь 1993 г.), или просто Windows 3.х – сокращенное обозначение всех версий третьего поколения Windows, представляли собой дальнейшее развитие и усовершенствование удобной графической надстройки  над MS DOS. Версия 3.11 отличается от 3.0/3.1  улучшенными возможностями для работы в сетях  и организации электронной почты.

Важнейшей особенностью системы Windows является наличие окон. Окна – это выделенные участки экрана, в каждом из которых может выполняться самостоятельная задача. Наличие системы окон позволяет легко и естественно использовать несколько программ одновременно.

В основу взаимодействия пользователя с компьютером в Windows положено указание интересующих вас объектов с помощью принципиально нового устройства ввода – мыши. Действие над объектом также инициируется при помощи мыши путем указания в меню требуемого пункта. Клавиатура при работе с такой системой используется достаточно редко, что уменьшает вероятность ошибок в результате неправильного набора; полностью исчезает необходимость помнить какие-нибудь синтаксические правила записи команд.

Еще одна характерная черта среды Windows: для повышения наглядности каждому объекту помимо имени дается графический образ – т.н. пиктограмма, или иконка. Наличие таких "говорящих" значков существенно облегчает пользователю ориентацию в мире Windows. [22]

Операционную оболочку WINDOWS называют системно-прикладным комплексом.  В ее состав входят программы, обеспечивающие системные функции (запуск программ, выполнение операций с файлами и т.д.) и компоненты, предназначенные для выполнения прикладных функций (подготовка несложных текстовых документов, рисунков, расчетов и др.).

К системным программам Windows 3.х относятся:

Диспетчер программ, Диспетчер файлов, Windows Setup, Панель управления, Диспетчер печати, Окно буфера обмена, Справочная система.

Диспетчер программ является центральной программой Windows и главным ее управляющим компонентом. Он запускается автоматически при запуске оболочки, остается активным в течение всего сеанса работы с ней и завершает сеанс работы. Основные его функции: предоставление (загрузка) интегрированных программ в операционную оболочку Windows (приложения: Word, Excel, CorelDRAW и т.д.), отображение этих приложений на экране в виде пиктограмм, обеспечение их запуска.

Диспетчер файлов представляет собой программу, функции которой аналогичны  Norton Commander. Он выполняет операции с файлами.

Windows обеспечивает одновременную работу в оперативной памяти компьютера нескольких приложений, но в любой момент времени активным может быть только одно приложение. Диспетчер задач выполняет переключение между параллельно работающими приложениями.

Программа Windows Setup позволяет изменить параметры                Windows после установки на компьютер, добавить или заменить ее компоненты.

Панель управления устанавливает новые программы управления периферийными устройствами компьютера, файлы шрифтов, режимы работы с экраном (цвет, размер, внешний вид) и т.д.

Диспетчер печати управляет выводом информации на принтер, формирует очередь файлов на печать из разных приложений Windows. Он работает в фоновом режиме, не блокируя работу других программ.

Буфер обмена – это специально выделенная область оперативной памяти компьютера, через которую осуществляется любая передача информации в пределах разных приложений Windows.

Справочная система позволяет получить необходимую информацию о работе любого приложения или системных программ Windows.

Прикладные возможности оболочки Windows 3.1 обеспечивают очень простые и легкие в освоении "встроенные" программы.

1. Однооконный текстовый редактор Write. Редактор обладает богатым набором графических шрифтов и возможностью импортирования графических иллюстраций.

2. Простой текстовый редактор - Блокнот с минимумом возможностей, используемый для выполнения коротких заметок и просмотра текстовых файлов.

3. Графический редактор Paintbrush. Этот редактор, использующий растровую графику, обладает достаточными возможностями для выполнения различных иллюстраций к текстовым документам - рисунков, графиков и несложных чертежей. Редактор может импортировать графические файлы различных форматов, например РСХ. Недостаток редактора - нельзя подготовить рисунки больше экрана дисплея.

4. Часы, калькулятор, календарь полезны руководителям, имеют звуковые предупреждения о наступлении ожидаемого события.

5. Картотека является простейшей системой управления базами данных и позволяет редактировать, сохранять, сортировать данные, например номера телефонов, адреса, выполнять их поиск.

 

 

 

2.6.2 Отличие Windows от MS DOS и ее преимущества

1. Операционная система  MS DOS – однозадачная  система, допускающая загрузку в оперативную память  для выполнения только одной программы. Для Windows же характерен многозадачный режим. Windows запускает для параллельной работы столько приложений, DOS-программ и даже копий одного и того же приложения, сколько помещается в оперативной памяти.  Windows может открыть несколько приложений и работать с ними одновременно.

2. Каждая программа в Windows  работает в недоступной для других программ (защищенной) области памяти.

3. Достоинством Windows является простой и эффективный механизм обмена данными между программами через буфер обмена, что не затрудняет пользователя заботами о преобразовании форматов данных при их передаче.

4. Windows  не просто выполняет передачу данных, а осуществляет более сложный и совершенный процесс, известный как OLE-технология[23] – технология встраивания и связывания объектов различного формата; например, в одном документе связь текста, таблиц, формул и графики.

5. В Windows  реализован принцип отделения приложения от аппаратуры, нет необходимости учитывать особенности аппаратных средств конкретного компьютера. Вопросы аппаратной совместимости решаются самим компьютером.

6. Концептуальные отличия Windows и DOS обусловили и существенные различия в устройстве и функционировании Windows - приложений и DOS - программ.

DOS - программа содержит в себе практически все, что требуется для ее работы, в том числе и все "детали" пользовательского интерфейса. Программа в DOS почти автономна.

В Windows - программах существует единый интерфейс, а средства его поддержки включены в саму оболочку в виде модулей, доступных из любого приложения – так называемых библиотек динамической загрузки (DLL - библиотек).  Эти модули загружаются в оперативную память по мере необходимости, когда у какого - либо приложения возникает потребность  в том или ином сервисе со стороны оболочки. 

Ясно, почему программы, разрабатываемые в среде Windows, называются приложениями, они несамостоятельны, "привязаны" к предоставляемому этой средой сервису и содержат  только то необходимое, что требуется  для решения конкретной задачи. Тщательно продуманный унифицированный интерфейс приложений – сильная сторона  Windows.

7. Windows имеет усовершенствованную систему контроля за распределением памяти и механизм так называемой виртуальной (кажущейся) памяти. Он как бы дает доступ к ОЗУ большего размера, чем есть физически. Windows использует жесткий диск как накопитель информации при переполнении ОЗУ.

 

2.7 ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА WINDOWS 95

 

2.7.1 Отличия Windows 95 от предыдущих версий

         Windows 3.х

Версия Windows 95 (август 1995 г.) - логическое развитие               Windows 3.1/3.11; они очень похожи по своей структуре, составу, деталям пользовательского интерфейса и технологии работы, но существенно отличаются по возможностям и предоставляемому пользователю сервису.

Windows 95 характеризуется следующими особенностями.

1. Это законченная (полноценная) операционная система, а не графическая оболочка под MS DOS, какими были версии Windows 3.0/3.1/3.11. После установки Windows 95 берет на себя все функции управления ПК, не требует отдельной установки MS DOS и графической надстройки над ней и имеет множество драйверов, программных утилит и приложений.

2. Windows 95 поддерживает новейшие 32-разрядные приложения, т.е. задействует прямую адресацию оперативной памяти 32-разрядных микропроцессоров серий 486/Pentium.

3. При достаточном объеме ОЗУ (более 8 Мбайт) система обеспечивает повышение скорости работы приложений на 25-30%. Скорость печати повышается вдвое.

4. Улучшен пользовательский интерфейс, минимизировано число "кликов" мышкой.

5. Реализован режим Plug and Play (включи и работай) - система автоматически распознает все периферийные устройства ПК и автоматически устанавливает нужные драйверы

6. Расширены средства связи - электронной почты и локальных сетей с повышенной пропускной способностью. Windows 95 содержит встроенное сетевое программное обеспечение, которое позволяет совместно использовать диски и принтеры, установленные как на вашем, так и на других ПК, а также дает возможность доступа к удаленной локальной сети по телефону. Windows 95 имеет встроенную электронную почту (e-mail), благодаря которой посылают сообщения пользователям сети, используя для своих сообщений файлы разных типов. Сетевое программное обеспечение Windows 95 хорошо работает в сочетании с другими сетевыми системами, например, Novell NetWare.

7. Увеличена предельная длина в наименовании файлов до                255 символов.

8. В Windows 95 используется многопоточная обработка данных, то есть разбиение задания на более мелкие задания, называемые потоками. Многопоточная обработка данных может значительно ускорить выполнение программ, но только тех, которые рассчитаны на использование такой обработки. Многие прикладные программы, разработанные для Windows 95, поддерживают многопоточную обработку.

В октябре 1996 года Microsoft выпустила версию OEM Service Release 2 (OSR2) for Windows 95[24] предназначенную для изготовителей ПК, устанавливающих эту версию ОС на новых машинах. В ней были исправлены ошибки и усовершенствованы многие встроенные функции Панели управления, появилась файловая система FAT32, обеспечивающая более эффективное использование пространства на жестком диске. В состав OSR2 вошел Internet Explorer 3.0 – первый удачный браузер фирмы Microsoft.

В июне 1998 года появляется Windows 98. По своей архитектуре эта версия мало отличается от предыдущей; пользовательский интерфейс "интернетизирован": оформлен в Web – стиле, охватывающем многие компоненты – от Рабочего стола до системных окон.

17 февраля 2000 года выпущена в свет новая версия - Windows 2000, предназначенная и для профессиональных пользователей и для установки на серверы.

 

2.7.2 Основные компоненты интерфейса Windows 95

 

2.7.2.1 Рабочий стол Windows 95

При включении компьютера Windows 95 быстро настраивает все свои компоненты, и когда настройка закончена, на мониторе появляется основной экран Windows 95, который называется  Рабочим столом (Desktop) Windows.  Это своеобразный "фасад", "титульный лист" системы (рис.2.10).

На рабочем столе размещены различные инструментальные средства Windows – совокупность объектов общего типа (папок, программ, документов, ярлыков), представленных объектами особого типа – значками, плюс объекты специального типа (системная панель задач с кнопкой Пуск в одном конце и областью сообщений и часами в другом). 

Каждый значок представляет на экране один из основных объектов Windows 95: папку, программу, документ или ярлык.  Рабочий стол сам является папкой (ему соответствует подкаталог в каталоге Windows), и поэтому может содержать любые объекты.  Можно дважды щелкнуть по какому-нибудь значку и откроется соответствующее окно – папки, приложения или документа.  Если щелкнуть по значку правой кнопкой, он будет выделен,  и на экране появится контекстное меню, позволяющее выполнить определенный набор операций над данным объектом.

37-126 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис. 2.10 – Основной экран Windows 95 (рабочий стол со

                   значками папок и ярлыками приложений)

 

 

Важнейшая деталь пользовательского интерфейса Windows 95 – Панель задач, которая обычно располагается внизу экрана и содержит:

1) кнопку Пуск, предназначенную для вызова Главного меню системы;

2) значки открытых приложений;

3) дополнительную информацию.

В зависимости от выполняемой задачи в дополнительной информации отображаются различные индикаторы, например изображение принтера (во время печати документа). Справа на панели задач расположены часы, переключатель языков, индикатор регулятора звука, дата, время и т.д. Для просмотра и изменения параметров следует указать на часы или любой другой индикатор и дважды нажать кнопку мыши.

Набор элементов, появляющихся на Рабочем столе, зависит от настройки компьютера и первоначально, как правило,  состоит из следующих компонент.

Мой компьютер.  Позволяет просмотреть иерархическую файловую структуру компьютера, начиная с логических дисков, а также системные каталоги (папки). Для просмотра содержимого компьютера следует указать на этот значок и дважды нажать кнопку мыши. Этот элемент предоставляет мгновенный доступ к дискам, принтерам, Панели управления (Control Panel) и сетевым ресурсам. Эту папку удалить нельзя!

Сетевое окружение. Используется для просмотра сетевых ресурсов, если есть сетевое окружение (Network Neighborhood). Если компьютер уже подключен или может быть подключен к сети, то для просмотра имеющихся сетевых ресурсов следует указать на этот значок и дважды нажать кнопку мыши. Данный элемент дает доступ к сетевым ресурсам, включая локальные и региональные сети с их местными ресурсами.

Корзина (Recycle Bin) – это специальная папка, предназначенная для временного хранения удаленных объектов (папки, файлы, ярлыки). Позволяет восстановить ошибочно удаленные файлы. Можно "очистить" корзину, т.е. навсегда удалить все или избранные объекты. Папку удалить нельзя!

Входящие. Содержит элементы управления входящими и выходящими документами, получаемыми или отправляемыми электронной почтой.

Портфель. Используется при работе на нескольких компьютерах с одним и тем же документом. Позволяет производить синхронизацию различных версий одного и того же файла.

Кнопка "Пуск" на панели задач вызывает всплывающее Главное меню, которое позволяет запустить программу, открыть документ, изменить настройки системы, получить справку, найти нужный файл, завершить работу или перезагрузить компьютер.

 

2.7.2.2 Основные инструментальные средства

           Windows 95

Можно считать, что на основном экране Windows 95 имеются три принципиально разных функциональных элемента: окно папки Рабочий стол, кнопка Пуск и Панель задач.

На Рабочем столе находится указатель, положение которого определяются мышью. При перемещении мыши указатель передвигается по экрану. Это позволяет выбрать объект, с которым необходимо начать работу. Часто указатель имеет вид стрелки   ö, или принимает  I - образную форму при работе с текстом, или форму песочных часов, когда обрабатывается информация.

Окна в Windows 95

В Windows графический интерфейс представлен окнами, в которых выполняется вся работа.  Окно – это прямоугольная область экрана со строкой заголовка в верхней части.  Строка заголовка имеет описание назначения окна или отображает имя документа и программы, которые в нем содержатся. При запуске прикладной программы под Windows открывается окно с интерфейсом прикладной программы, а на панели задач появляется кнопка, соответствующая этому окну. Чтобы перейти из одного окна в другое, можно нажать на панели задач нужную кнопку.

Windows 95  имеет три  типа окон:

· окно приложения (программы);

· окно документа (окно объекта обработки программы);

· диалоговое окно (инструмент обработки).

Окно приложения.  В Windows 95 окно приложения имеет три варианта представления – полноэкранный (рис.2.11) нормальный и свернутый.  В свернутом виде окно открытого приложения представляет собой полоску в виде прямоугольника на Панели задач Windows 95 – со значком и названием приложения (рис. 2.10). 

 

 

 

 

 

 

37-126 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис.2.10 – Пример окна в Windows 95

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.11 – Пример окна в Windows 95

37-126
 


Основные элементы окна приложения:

Заголовок окна занимает верхнюю строку окна и содержит следующие элементы:

1) кнопку системного меню (в левой части строки);

2) название приложения;

3) три кнопки управления вариантом представления окна (в правой части зоны заголовков).

Строка меню (горизонтальное, главное меню) занимает вторую строку окна приложения. Каждый пункт меню – это группа однотипных операций приложения. Состав меню может меняться, однако, почти во всех приложениях слева указан пункт Файл (операции с файлами), а справа - Справка (?).  В любом многоэкранном приложении в строке меню содержатся: Правка, Вид, Вставка, Формат, Сервис и т.д. Например, в приложениях Microsoft Word  и  Excel  (текстовый процессор и электронная таблица), несмотря на разное назначение этих программ, горизонтальное меню различается только одним пунктом  Таблица (Word), Данные (Excel). 

После выбора пункта горизонтального меню появляется ниспадающее меню (рис. 2.12), операции которого связаны с данным пунктом.

37-126
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис. 2.12 – Пример ниспадающего меню Вид команды

                   Панели инструментов

 

 

Ниспадающее меню. Пункты этого меню обычно называют                    командами.

Все обозначения, сопровождающие название команды такого меню, являются стандартными.

Одна из букв названия пункта главного меню всегда подчеркнута – это "горячая" клавиша данного пункта меню. Для выбора  пункта главного меню необходимо щелкнуть мышью на его названии или нажать клавиши <Аlt + <x> >, где <x> – клавиша с изображением подчеркнутой буквы. Например, для выбора пункта Файл можно нажать <Alt + F> .

Если название пункта имеет светло-серый цвет, этот пункт в данный момент недоступен.

Многоточие, замыкающее команду, означает, что после выбора этой команды на экране появится диалоговое окно для ввода дополнительной информации.

Если справа от названия команды появится стрелка 4, после выбора этой команды на экране появится подчиненное меню этой команды.

Название клавиши или комбинация клавиш справа от названия команды – это клавиши быстрого вызова.  Данную команду можно выполнить нажатием этой комбинации клавиш.  Например, в меню Правка команда Заменить Þ <Сtrl + P>.

Если перед названием стоит галочка ü, эта команда является переключателем (флажком).  Щелчок на этой команде выключает представленную данной командой функцию.

Список команд в ниспадающем меню может быть разделен горизонтальными линиями на несколько разделов.

Панель инструментов.  Дополнительный элемент окна приложения – панель инструментов. Это набор пиктограмм, каждая из которых представляет некоторую функцию или "инструмент", предусмотренный для работы в окне документа.  Иногда панель инструментов называют "пиктографическим меню".  В окне приложения может находиться несколько панелей инструментов разного назначения (см. рис. 2.11).  С помощью переключателей можно отображать или не отображать панели инструментов на экране. Термин "панель инструментов", строго говоря, является неточным, т.к. помимо инструментов (например, ножниц, лупы и т.д.), в панель входят пиктограммы по работе с текстовыми полями, списками – это элементы диалогового окна, а не меню.  Панели инструментов предназначены для максимального упрощения работы пользователя, причем многие пиктограммы таких панелей просто дублируют функции команд горизонтального меню. В некоторых приложениях – редакторах без таких панелей можно обойтись.

Окно документа.  В Windows 95 окно документа, как и окно приложения, имеет три варианта представления на экране:

1) полноэкранный – окно развернуто и занимает весь экран (рабочий стол);

2) нормальный – окно занимает часть экрана;

3) пиктограмма (значок) – окно свернуто в пиктограмму. 

Разница заключается в том, что свернутое окно документа (если оно активно) имеет кнопки "Восстановить" и "Развернуть". Кнопка системного меню предназначена для управления окном в целом. В нормальном варианте представления площадь окна можно изменять, передвигая мышью или с помощью клавиатуры вертикаль, горизонталь или угол окна                 (рис. 2.13).

Обязательный элемент окна документа – заголовок, необязательные элементы – полосы прокрутки и линейки.

Заголовок окна. В полноэкранном варианте окно документа становится частью окна приложения, при этом:

· кнопка системного меню располагается слева от горизонтального меню приложения (в строке меню);

· название документа становится частью названия окна приложения.

Полосы прокрутки. Обычно окно снабжено вертикальной и горизонтальной полосой прокрутки (рис. 2.13). С помощью вертикальной полосы можно перемещаться вверх и вниз по документу, с помощью горизонтальной полосы – влево и вправо.

На концах каждой полосы находятся кнопки-стрелки, указывающие направление перемещения. На полосе прокрутки имеется бегунок, предназначенный для перемещения по документу с помощью мыши.  Указав на бегунок мышью и нажав левую кнопку, можно передвигать документ вниз - вверх, влево - вправо. При этом слева появляется номер соответствующей страницы документа.

Можно перемещаться по документу, щелкая на кнопках - стрелках и на полосе прокрутки между стрелкой и бегунком. Кнопки с двойными стрелками – для ускоренного перемещения по тексту (по страницам).

Линейки.  Координатные линейки с разметкой (сантиметры или дюймы) предназначены для всевозможных "измерительных" операций с документом (выравнивание абзаца, установление границ выделенного текста, ширины и высоты столбцов таблицы и т.д.).

 

 

 

37-126 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис.2.13 – Пример окна документа

 

В издательских системах координатные линейки – основной инструмент при верстке статей, газет, журналов, книги.

Диалоговое окно (рис.2.14) содержит различные средства диалога с пользователем (кнопки, поля, списки, и т.д.), работа с которыми стандартизована.  В зависимости от функций окна набор этих средств меняется в широких пределах.

Например, существуют окна с вопросами и кнопками для ответа Да или Нет, ОК или Отмена, окна с небольшим списком, из которого надлежит сделать выбор, и т.п. Большинство средств диалога поддается строгой классификации, и работа  с окнами одинакова во всех приложениях                 Windows 95. 

 

 

Таблица 2.4 – Общие средства для окон приложения и документа

Средство

Описание/использование

Значок "Системное меню"

Значок с логотипом программы расположен в левом верхнем углу окна.

 

Строка заголовка

Расположена в верхней части окна. Если окно активизировано, строка залита темным цветом, превращающимся в серый, когда активизируется какое-либо другое окно.  Цвета могут быть другими, если изменялись на вкладке "Cвойства: Экран" элемента "Панель управления".

Кнопка "Свернуть"

Щелчок по этой кнопке сворачивает окно до значка.

Кнопка "Развернуть"

Щелчок по этой кнопке позволяет увеличить размер окна до минимально возможного

Кнопка "Восстановить"

Щелчок по этой кнопке уменьшает размер окна до минимально возможного

Кнопка "Закрыть"

На ней изображен косой крестик. Щелчок по этой кнопке закрывает окно.

Строка меню

Содержит меню с различными командами, которые можно выбрать, щелкнув по одному из названий, либо по клавише <Аlt> и соответствующей подчеркнутой букве в названии выбранного меню.

Строка состояния

Обычно располагается в нижней части окна, отображается информация о текущем состоянии программы и документа, объяснения текущего пункта меню, а также различные индикаторы

Панель инструментов

Находится под строкой меню. Строка инструментов дает возможность быстрого доступа к наиболее распространенным характеристикам окна и операциям, применимым к нему

 

 

 

37-126
 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.14 - Пример диалогового окна "Выбор шрифта": 1 – командные кнопки; 2 – переключатели; 4 – текстовое поле; 5 – раскрывающийся список; 6 –  демонстрационное подокно; 7 – вкладка

 

Типовыми средствами диалога, входящими в состав диалоговых окон, являются:

1) командные кнопки;

2) переключатели (флажки);

3) поля выбора (радиокнопки);

4) текстовые поля (поля ввода);

5) списки;

6) демонстрационные подокна (Образец);

7) вкладки;

8) фоновый текст.

В правой части заголовка любого диалогового окна имеется кнопка "Закрыть".

Командная кнопка.  В каждом диалоговом окне имеются прямоугольные "кнопки", внешним видом напоминающие кнопки видео - и аудиоаппаратуры. После нажатия на такую кнопку программа выполняет какую-либо операцию.  Надпись на кнопке кратко поясняет её функцию.  Если надпись заканчивается многоточием (например, кнопка По умолчанию… на рисунке 2.14), после нажатия этой кнопки на экране появляется дополнительное диалоговое окно.

Чаще всего в диалоговых окнах встречаются три командные кнопки: ОК – приказ программе выполнять операцию, связанную с данным окном; Отмена – отменить операцию; Справка (?) – выдать на экран справку, поясняющую функции данного окна. Вместо щелчка мышью можно нажать определенную клавишу (или комбинацию клавиш). Так, кнопке ОК соответствует клавиша Enter, а кнопке Отмена – клавиша Esc.

Кроме описанных кнопок в диалоговых окнах Windows используется много других командных кнопок, например, По умолчанию, Найти файл…, Применить, Вставить, Next, Previous и т.д.

Переключатель (флажок) обозначается пустым o или заполненным 3 квадратиком.  Если квадратик заполнен 3, представляемый им режим включен, если квадратик пуст – режим отключен.  Обычно несколько переключателей  окна, выполняющих однотипные функции, объединяются в одну группу с общим заголовком.

Поля выбора (радиокнопки) обозначаются кружками, один из которых отмечен точкой, а остальные пустые. Поля выбора образуют группу из нескольких (не менее двух) возможных вариантов исполнения какой-либо функции или возможных значений какого-либо параметра. Точкой отмечается выбранный вариант ¤. 

Варианты или значения полей выбора всегда являются взаимоисключающими. По аналогии с настройкой радиоприемника (в любой момент времени можно настроиться только на одну радиоволну) кнопки выбора часто называют радиокнопками.

Текстовое поле (поле ввода) предназначено для ввода текстовых и числовых данных, которые необходимы программе (имя файла, размер шрифта, параметры страницы, толщина линий обрамления и т.д.).  Чтобы ввести информацию, необходимо указать мышью на  позицию ввода в текстовом поле и щелкнуть левой кнопкой.  В поле появится мигающая вертикальная черта – текстовый курсор.  Можно вводить (редактировать) алфавитно-цифровую информацию.  Обычно в диалоговых окнах используются комбинированные текстовые поля. Существуют два вида таких полей:

1) 

t

 
с текстовым полем связан список значений поля (имена файлов, названия шрифтов, размеры шрифта), предлагаемый программой на выбор.  Список имеет полосу прокрутки.

2) 37-126

u

 
с текстовым полем связан список числовых значений, из которых надо сделать выбор. Щелкая на кнопке    ,  пользователь увеличивает значение необходимого параметра (с каким–то шагом), щелкая по кнопке    , -уменьшает значение параметра.

Список – это перечень возможных объектов для выбора, который предлагает пользователю программа (название шрифтов, имена файлов, и т.д.). Строки списка называют элементами.  Частный случай списка – раскрывающийся список. Щелчок по этой кнопке открывает список, а повторный щелчок – закрывает.  Такой список закрывается при выборе значения  элемента.

Демонстрационное подокно. Программа на простых примерах демонстрирует пользователю результаты тех или иных установок диалогового окна.  Например, в окне "Параметры страницы" (в поле Образец) можно наблюдать образец страницы с размерами границ полей, ориентацией страницы и т.д.

Вкладки. Диалоговые окна, имеющие много различных функций, разбиваются на тематические разделы (подокна).  Каждое такое подокно снабжают вкладкой (заголовком, корешком), которая видна на экране, даже если подокно "спрятано".  Для активизации спрятанного подокна достаточно щелкнуть на его вкладке.

Фоновый текст.  Все элементы диалогового окна снабжены поясняющими надписями (фоновым текстом). Фоновым текстом считают и надписи на командных кнопках.  Подчеркнутая буква в фоновом тексте обозначает "горячую" клавишу, нажатием которой можно активизировать данный элемент  окна.

Диалоговое окно не меняет своих размеров  и имеет только нормальный вариант представления (т.е. занимает часть экрана).

Размер обычного окна можно изменять в произвольных пределах. Кроме того, окно можно развернуть на полный экран или свернуть до минимальных размеров, причем размер развернутого или свернутого окна нельзя динамически изменить, можно лишь восстановить промежуточный размер окна.

 

2.7.2.3 Кнопка "Пуск" и  Главное меню

После нажатия кнопки Пуск, на экране появится Главное меню системы. Главное меню – это специальная папка Windows 95, содержащая пункты (рис. 2.15).

 

 

37-126
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис. 2.15 – Содержимое Главного меню с иерархией вхождения в меню на примере папки Программы Þ Стандартные Þ …

 

По общему правилу Windows 95 , если справа от названия пункта меню указана стрелка, то при выборе данного пункта появляется новое, вложенное (или подчиненное) меню, элементами которого являются  команды.

При установке Главное меню формируется из следующих пунктов.

Программы. Выводит список имеющихся программных групп (Main, Microsoft Office, Internet Explorer, Стандартные, Проводник и т.д.).  Каждая такая группа – это тоже папка, раскрыв которую можно получить список объектов – программ или программных элементов.

Документы. Выводит список документов, которые за последнее время  открывали с помощью конкретных приложений. В список входит не более 15 документов. Щелкнув по имени документа, открываем сначала приложение, создавшее документ (например, Word, Excel, Paint), а затем соответствующий файл.

Настройка. Выводит список компонентов системы, настройка которых может быть изменена. Подчиненное меню этого пункта всегда содержит три команды: Панель управления, Принтеры и Панель задач.  Выбрать одну из первых двух команд – то же самое, что открыть соответствующую папку в окне Мой компьютер. С помощью Панели управления можно изменить конфигурацию, режим работы и внешний вид Windows. Команда Панель управления открывает окно настройки системы (здесь хранятся ярлыки по управлению периферийными устройствами ПК, шрифтами, сетью и т.д.). С помощью команды Принтеры можно установить новый принтер и просматривать очередь заданий по выводу на печать. С помощью Панели задач можно настроить параметры Windows, очистить меню Документы, а также добавить пункты в Главное меню или удалить пункты из Главного меню и меню Программы. 

Поиск. Используя три команды, - Папки и файлы, Компьютер и Почтовое сообщение (Microsoft Outlook) - позволяет вести поиск "потерянных" папок или документов в файловой системе или даже компьютеров (при наличии вычислительной сети).

Справка. Вызывает справочную систему Windows 95.  На экране появится окно со списком разделов справочной системы и вкладками. Каждая вкладка соответствует определенному способу поиска сведений:

· вкладка "Содержание" выводит список разделов, упорядоченных тематически.

· вкладка "Предметный указатель" позволяет искать необходимые выражения, термины по начальным буквам  ключевого слова.

· вкладка "Поиск" по введенному ключевому слову выводит список разделов.

Выполнить. Запуск программы, открытие папки или выполнение команды MS-DOS.  В командной строке окна Выполнить  можно указать:

· полное имя папки-каталога (например, D:\GAMES);

· полное имя файла-программы (например, C:\WINWORD \winword.exe);

· полное имя файла-документа (например, D:\DOCUMENT \akt.doc).

Щелчок по кнопке ОК откроет данный объект (т.е. окно папки, окно приложения или окно приложения плюс окно документа).  Имя объекта можно ввести вручную или отыскать в файловой системе с помощью стандартного окна Обзор.

Завершение работы. Осуществляет завершение работы или перезагрузку компьютера. Перед отключением или перезапуском компьютера надо завершить работу с приложениями Windows, а затем выполнить следующие действия:

· нажать кнопку Пуск и выбрать команду Завершение работы;

· нажать кнопку Да;

· когда на экране появится соответствующее сообщение, отключить компьютер;

· для перезагрузки компьютера выбрать соответствующий параметр в окне диалога Завершение работы с Windows.

 

2.7.2.4 Объекты Windows 95

Существует следующая классификация элементов Windows 95:

· основные объекты (папки, программы, документы);

· ярлыки (shortcuts);

· специальные объекты (Панель задач, Главное меню, Панель управления, Принтеры).

Папки

Основным носителем информации в Windows95 так же, как и в                 МS DOS, является файл (программа, текст, таблица, рисунок, аудио- или видеозапись и т.п.).  MS DOS и Windows 3-x налагали строгое ограничение на длину и состав имени файла и каталога (не более 8 латинских символов плюс три символа расширения: правило 8.3).  В Windows 95 имя объекта может содержать до 255 символов (включая пробелы и русские буквы) плюс расширение. В отличие от MS DOS в Windows 95 вместо понятия Каталог используется понятие Папка.  По определению, Каталог - это элемент структуры организации файлов на диске, в котором хранится информация о файлах (имя, размер, дата создания и т.д.). Кроме файлов Папки могут содержать прикладные программы, значки принтеров, значки дисков и другие объекты, используя которые можно получить доступ к техническим средствам ПК.

В Windows 95 папки бывают двух видов:

· обычные папки-каталоги (просто каталог);

· специальные папки (Мой компьютер, Принтеры и т.д.)

В представлении пользователя папка – это некий контейнер, который может содержать другие папки, программы, документы и ярлыки, причем содержимое "контейнера" отображается значками в окне папки. Папка может быть пустой.

Основные папки, с которым работает пользователь:

1) рабочий стол;

2) Мой компьютер (доступ к ресурсам вашего ПК);

3) логические диски (А:, С:, D:, … фактически - это корневые каталоги дисков);

4) Корзина;

5) Панель управления;

6) Принтеры;

7) обычные папки с файлами (каталоги).

Каждая папка физически представлена неким каталогом и имеет иерархичную структуру. Высшую ступень в этой иерархии занимает "главная" папка – Рабочий стол.  Следующая ступень – Мой компьютер, Корзина, и т.д. На третьей ступени (в папке Мой компьютер) располагаются: логические диски, Панель управления и Принтеры.  Наконец, каждый логический диск является вершиной дерева обычных папок (файлы, подкаталоги и т.д.).

Панель задач занимает особое место в интерфейсе Windows 95 и не является папкой!

Ярлыки

Для осуществления быстрого доступа к часто используемым программам в Windows 95 предусмотрены ярлыки, т.е. ссылки на тот или иной объект.

Ярлык не является самостоятельным объектом Windows 95, это "представитель" другого объекта – папки, программы или документа.  Физически ярлык представляет собой небольшой файл (до 1 Кб) с расширением .LNK (для папок и приложений Windows) или .PIF (для приложений MS-DOS) и содержит просто ссылку на представляемый ярлыком объект, своеобразный "адрес" объекта. Дважды щелкнуть по значку ярлыка – объект будет открыт.

Создать ярлык можно в любом удобном для пользователя месте, например,  на рабочем столе с помощью вызова контекстного меню (правая кнопка мыши) и команд Создать | Ярлык.  Для этого системе необходимо указать:

1) точный адрес объекта в файловой системе (например, С:\GAMES\Line.exe), который можно ввести вручную или поместить в командную строку с помощью стандартного файлера <Обзор>;

2) папку, в которой необходимо разместить ярлык.

Указав в командной строке адрес и папку, нажмите кнопку                Далее.

Далее – это два диалоговых окна, в которых необходимо набрать название (имя) создаваемого ярлыка и выбрать для него пиктограмму. Процесс создания завершается нажатием кнопки Готово.

С ярлыками можно проводить те же операции, что и с любым объектом Windows 95: копировать, перемещать, удалять, переименовывать.

При удалении ярлыка теряется ссылка на объект, а  не сам объект!

В операционную систему встроена справочная система по Windows с  разделами: учебник; введение в Windows; инструкции; советы и рекомендации; разрешение вопросов.

Запуск справочной системы осуществляется через кнопку "Пуск", меню "Справка". Кроме справки Windows любая прикладная программа имеет собственную справочную систему, которой можно пользоваться после  запуска прикладной программы и активизации значка "?" в строке меню.

 

2.7.3 Основные приемы работы в Windows 95

 

2.7.3.1 Запуск программ

Запуск программ можно осуществить несколькими способами:

1) командой Программы; необходимо нажать кнопку "Пуск", в меню Программы выбрать папку, которая содержит нужную программу (например, Стандартные), а затем выбрать конкретную  программу. На панели задач появилась новая кнопка, соответствующая выполняемой программе,

2) командой  Выполнить;

3) автоматически, с помощью папки Автозагрузка;

4) размещением ее ярлыка на рабочем столе;

5) размещением ее ярлыка в главном меню.

Например, последовательность Пуск | Программы | Стандартные | Калькулятор вызывает программу, имитирующую обычный калькулятор. Последовательность Пуск | Выполнить | "Ввести имя программы в окне ввода или выбрать, используя кнопку Обзор " применяется, когда пользователю известны имя программы, которую следует запустить, и путь к ней.

Автоматический запуск программы.

Чтобы программа запускалась автоматически при запуске Windows, следует создать для нее ярлык и поместить его в папку Автозагрузка. Для этого необходимо найти нужную программу, указать на нее, нажать правую кнопку мыши  и выбрать команду Создать ярлык. На экране появится новый ярлык. Последовательно развернуть папки Windows| Главное меню | Программы | Автозагрузка и перетащить ярлык (при зажатой правой кнопке мыши) в папку Автозагрузка.

 

2.7.3.2 Открытие и поиск документов

Существует несколько способов открытия документов Windows.

Открытие документа с помощью значка Мой компьютер.

· Дважды щелкнуть по значку Мой компьютер.

· Последовательно открывая папки, добраться до той, которая содержит нужный документ.

· Дважды щелкнуть по значку этого документа.

Открытие документа с помощью меню Документы.

· Нажать кнопку Пуск.

· В меню Документы из списка последних открывавшихся документов выбрать тот, который следует открыть.

Открытие документа из программы.

· Выбрать команду Открыть в меню Файл.

· Чтобы открыть документ из другой папки, необходимо раскрыть список Папка и выбрать диск, содержащий нужную папку.

· Выбрать папку, содержащую документ, который следует открыть, а затем нажать кнопку Открыть.

· Выбрать необходимый документ и нажать кнопку Открыть.

Открытие документов с помощью команды Поиск.

· Нажать кнопку Пуск.

· Выбрать команду Файлы и папки в меню Поиск.

· В поле Имя ввести имя файла, который следует найти.

· Чтобы указать область поиска – раскрыть список Папка или нажать кнопку Обзор.

· Чтобы начать поиск – нажать кнопку Найти.

 

2.7.3.3 Работа с папками

Создание новой папки

 Для создания новой папки необходимо выполнить следующие действия:

1) перейти на устройство и папку, где будет создана новая папка;

2) в меню Файл (File) выбрать команду Создать (New) и затем Папка (Folder);

3) набрать имя новой папки;

4) щелкнуть по значку папки.

Копирование и перемещение папок

Для копирования и перемещения папок необходимо выполнить следующие процедуры:

1) указать значок Мой компьютер и дважды нажать кнопку мыши; найти папку, которую следует переместить или скопировать, указать на нее и нажать кнопку мыши;

2) чтобы переместить папку, выбрать команду Вырезать в меню Правка, чтобы скопировать, выбрать команду Копировать в меню Правка;

3) открыть папку, в которую следует поместить папку, а затем выбрать команду Вставить в меню Правка.

Удаление папки

Для удаления папки необходимо:

1) найти папку, которую следует удалить;

2) выбрать команду Удалить в меню Файл.

 

2.7.3.4 Работа с файлами

Копирование и перемещение файлов

Для копирования и перемещения файлов необходимо использовать любую утилиту Мой компьютер (My Computer) либо утилиту  Проводник (Windows Explorer). Далее необходимо:

1) выбрать файл, который нужно скопировать или переместить;

2) выбрать из панели инструментов инструмент Удалить в буфер (Cut) для перемещения файла или Копировать в буфер (Copy) - для копирования;

3) выбрать устройство и папку, в которой надо поместить копию файла;

4) выбрать инструмент Вставить из буфера (Paste) из панели инструментов (Toolbar).

Переименование файлов

Для быстрого редактирования имени файла в утилитах Мой компьютер или Проводник выполнить следующую процедуру:

1) выбрать файл или папку, имя которой нужно изменить;

2) щелкнуть еще раз по имени этого файла или папки;

3) для вывода совершенно нового имени просто осуществить его набор с помощью клавиатуры; старое имя будет замещено новым. Если щелкнуть внутри текста, составляющего имя файла или папки, то его можно отредактировать;

4) по окончанию редактирования имени нажать клавишу  Enter.

Удаление файлов

Когда вы удаляете файлы в Windows 95, в действительности они перемещаются в Корзину  - папку на рабочем столе. В Корзине файлы остаются до тех пор, пока не будут полностью из неё удалены.  Для удаления файлов в утилитах Мой компьютер или Проводник выполнить следующие процедуры:

1) выделить файл или папки, которые необходимо удалить;

2) перетащить выделенные папки в Корзину. Это можно выполнить так:

а) нажать клавишу Delete на клавиатуре;

б) выбрать команду Удалить (Delete) из меню Файл;

в) выбрать инструмент Удалить в буфер, а затем переместить из буфера в Корзину.

Во всех трех способах на вопросы Windows 95 свой выбор подтвердить нажатием кнопки ДА.

Восстановление файлов

Для восстановления файлов выполнить следующие действия:

1) сделать двойной щелчок по значку Корзина на рабочем столе;

2) просмотреть папку и найти нужный файл для восстановления. Выделить его;

3) выбрать команду Восстановить (Restore) из меню Файл.

Просмотр информации о файле

Утилиты Мой компьютер и Проводник обеспечивают быстрый способ получения информации о файлах с помощью инструмента Таблица (Details) из панели инструментов, который расположен последним. В дополнение к размеру, дате и времени создания файла, Windows 95 генерирует краткое описание типа файла, из которого ясно - относится ли он к папкам, приложениям, текстовым файлам или растровым образам.

В программе Проводник информация о файле обычно не содержит расширения (*.doc,  *.exe,   *.txt  и т.д.). Если необходимо видеть список файлов с расширением, то в меню Вид (View) выберите пункт Параметры (Options), в котором сбросьте флажок  Не отображать расширения MS DOS для файлов зарегистрированных типов. После чего щелкните  ОК.

Если хотите отсортировать файлы по типу, размеру или дате создания (по умолчанию Windows 95 сортирует файлы по имени), то для этого в меню Вид (View) выберите пункт Упорядочить значки (Arrange Icons).

Поиск файла

В Windows 95 для поиска файла достаточно набрать в диалоговом окне Найти (Find) последовательность символов, т.е. либо часть имени, либо полное имя. Windows 95 выведет на экран список файлов, которые содержат в своем имени эту последовательность.

Другим усовершенствованием процедуры поиска является возможность производить поиск файлов по дате модификации, например, в течение предыдущих 10 дней.

Для поиска файла выполняются следующие процедуры:

1) щелкнуть кнопку Пуск и указать команду Поиск;

2) из меню Поиск выбрать пункт Файлы и папки, далее появится диалоговое окно Найти;

3) в поле Имя (Name) диалогового окна набрать часть имени или полное имя файла;

4) при необходимости выбрать устройство в поле Папка;

5) для поиска файла по дате создания щелкнуть по ярлычку Дата изменения (Date Modified) и задать диапазон дат, в пределах которого будет производиться поиск;

6) нажать кнопку Найти (Find Now). Результат поиска появится в списке с прокруткой в нижней части диалогового окна Найти.

Чтобы открыть файл, содержащийся в списке найденных, нужно сделать двойной щелчок по значку, расположенному в списке рядом с именем файла.

 

2.8 ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ

 

2.8.1 Проблема обеспечения целостности данных

Как уже отмечалось ранее, информация постепенно становится наиболее ценным ресурсом человеческого общества. Естественно, это вызывает необходимость ее надежного сохранения и защиты – как от несанкционированного доступа, так и от разрушения или искажения. В основном информация концентрируется в компьютерных системах: программное обеспечение, базы данных, поэтому действия, связанные с несанкционированным проникновением в компьютерную систему (ПК, сервер, локальная сеть) сейчас квалифицируются как компьютерное преступление. По мере развития технологий "безбумажного" документооборота, электронных платежей и других, серьезный сбой компьютерной системы может парализовать работу целых корпораций и банков, что приводит к ощутимым материальным потерям. Поэтому проблема защиты данных становится одной из самых острых в современной информатике. На сегодняшний день сформулировано три базовых принципа информационной безопасности:

· обеспечение целостности данных (защита от сбоев, неавторизованного создания или уничтожения данных);

· обеспечение конфиденциальности информации;

· обеспечение доступности для всех авторизованных пользователей.

Рассмотрим один из видов вмешательства в работу компьютеров – компьютерные вирусы, с которыми сталкивался практически каждый пользователь ПК.

Компьютерный вирус- это программа, действия которой в подавляющем большинстве случаев направлены на разрушение, искажение данных и нарушение работоспособности ПК.

Компьютерные вирусы стали поистине бичом современного информационного общества сравнительно недавно. Появились они в начале 80-х годов, но сам термин "компьютерный вирус" был впервые употреблен в 1984 году на конференции по безопасности информации, проходившей в США. По данным Международной ассоциации по компьютерной безопасности (ICSA – International Computer Security Association) в настоящее время их насчитывается около 40 тысяч, но наибольшее распространение в мире имеют примерно 300 вирусов и их модификаций (так называемые "дикие" вирусы).

Своим названием компьютерные вирусы обязаны определенному сходству с вирусами биологическими. Их общие черты:

· способность к саморазмножению;

· чрезвычайно высокая скорость распространения;

· избирательность поражаемых систем (каждый вирус поражает только определенные системы или однородные группы систем);

· способность заражать еще незараженные системы или повторно инфицировать системы, уже зараженные, но другим семейством или классом;

· трудности в борьбе с ними;

· возможность мутировать;

· постоянно увеличивающаяся быстрота появления модификаций, семейств, классов, новых поколений вирусов и т.д.

Попадая тем или иным образом в компьютер, вирус самокопируется в различные места компьютерной системы, а затем (либо одновременно с этим) производит в ней изменения. Эти изменения в лучшем случае не приводят к катастрофическим последствиям (вроде высвечивания на экране терминала некоторого сообщения или простенькой картинки, мешающей работе пользователя), а в худшем случае делают ПК полностью или частично неработоспособным.

Вирусы передаются вместе с программными продуктами, записанными на дискетах или лазерных дисках (чаще всего "пиратских", нелицензионных) или распространяемыми через компьютерные сети.

 

2.8.2 Виды компьютерных вирусов

Среди разнообразия вирусов можно выделить три основные группы:

· загрузочные вирусы, поражающие загрузочные сектора дискет и жестких дисков;

· файловые вирусы, поражающие исполняемые файлы компьютера, такие как *.com, *.exe. К этому же классу относятся  и макровирусы, написанные на макроязыках. Они заражают не исполняемые файлы, а файлы данных;

· загрузочно-файловые вирусы, способные заражать не только код загрузочного сектора, но и код файлов.

По способу запуска на выполнение вирусы также бывают резидентные и нерезидентные.

Резидентные – вирусы, оставляющие в памяти компьютера свою резидентную часть, которая затем перехватывает обращение оперативной памяти к объектам заражения и внедряется в них.

Нерезидентные – вирусы, не заражающие память компьютера и проявляющие свою активность в течение некоторого времени.

По способу заражения вирусы можно разделить на:

· паразитические – все вирусы, которые при распространении своих копий обязательно изменяют содержимое дисковых секторов или файлов;

· "стелс"(stealth, вирусы-невидимки) – вирусы, представляющие  собой весьма совершенные программы, которые перехватывают обращение DOS к пораженным файлам или секторам дисков и "подставляют" вместо себя незараженные участки информации;

· "полиморфик" (polimorphic, самошифрующиеся, или вирусы-призраки) – достаточно трудно обнаруживаемые вирусы, не содержащие не одного постоянного участка кода. В большинстве случаев два образца одного и того же вируса не будут иметь не одного совпадения;

· квазивирусы (троянский конь, логические или временные бомбы) – в отличие от обычных вирусов они не могут размножаться и внедряться в другие программы. "Логические бомбы" срабатывают при выполнении определенных условий и частично или полностью выводят из строя компьютерную систему. "Временная бомба" срабатывает при достижении определенного момента времени. Способ "троянский конь" состоит в тайном введении в чужую программу таких команд, которые позволяют осуществлять новые, не планировавшие владельцем программы функции, но одновременно сохранять и прежнюю работоспособность. С помощью таких "закладок" компьютерные преступники, например, отчисляют на свой счет определенную сумму с каждой банковской операции или шантажируют крупные фирмы.

· "макровирусы" - вирусы этого семейства используют возможности макроязыков, встроенных в системы обработки данных (текстовые редакторы и электронные таблицы). Макровирусы распространяются под управлением прикладной системы. Это свойство макровирусов очень важно, потому что делает их независимыми от операционной системы. По данным ICSA на долю макровирусов сейчас приходится 80% случаев заражения компьютеров.

В настоящее время широко распространяются макровирусы, заражающие документы Word.

Рассмотрим в общих чертах принцип их действия.

Для работы с документами Word располагает широким набором "инструментов", к которым относятся параметры оформления страницы, элементы Автотекста, стили, настройка клавиатуры, модифицированные меню и макросы[25]. Все эти элементы хранятся в так называемых шаблонах документов. Файлы, содержащие шаблоны документов, имеют по умолчанию расширение .dot.

Любой документ создается на основе какого-либо шаблона и наследует все его свойства. Это означает, что при работе с документом все стили, элементы Автотекста, макросы и т.д. становятся доступными. Как правило, в основе большинства документов лежит шаблон Normal.dot. Однако Word позволяет создавать специальные шаблоны, которые наследуют свойства Normal, но могут их переопределять или дополнять. Если документ создается на основе специального шаблона, то определенные в нем элементы, в том числе и макросы, имеют приоритет над одноименными элементами шаблона Normal. Помимо перечисленных инструментов, в файлах шаблонов может храниться текст.

Способ хранения макропрограмм вместе с текстом документа и используется макровирусами Microsoft Word. Однако просто хранить паразитический код вместе с документом недостаточно для функционирования вируса. Необходимо, чтобы этот код мог активизироваться без санкции пользователя, а так же копироваться в другие документы. Такую возможность предоставляют автоматически исполняемые макросы Word.

Существует два типа автоматически исполняемых макросов: автоматические макросы и макросы с командными именами.

К первому типу относятся макросы, запускающиеся при выполнении определенных действий. Если автоматический макрос из этой группы хранится в файле общего шаблона, то он будет выполняться каждый раз при создании, открытии или закрытии документа. Если же макрос хранится в файле специального шаблона, то он будет запущен только при создании документа на базе этого шаблона или при открытии или закрытии документа, построенного на основе этого специального шаблона.

Ко второму типу принадлежат макросы с именами, соответствующими стандартным командам Word. Эти макросы выполняются при поступлении соответствующей команды от пользователя. Например, если шаблон содержит макрос с именем FileSaveAs, то он будет автоматически выполняться при выборе пользователем команды "Сохранить как" меню "Файл".

Именно автоматические макросы и макросы с командными именами служат основой для распространения макровирусов. Активизированный макровирус как правило перехватывает команду записи документа на диск и добавляет в этот документ свои автоматические макросы, тем самым заражая его. Таким образом, при последующем открытии документа, в том числе на другом компьютере, макровирус будет снова активизирован.

Например, макровирус WM Cap удаляет все имеющиеся макрокоманды и заменяет их собственными. Это мутирующий вирус и поэтому продолжает менять макросы все то время, в течение которого он активен. Удалить его не сложно, но восстановление уничтоженных им макрокоманд может оказаться весьма трудоемким.

Другой пример – вирус Melissa, представляющий собой простой макрос Word. Передается при открытии зараженных документов Word 8 или Word 9 и заставляет программу Outlook Express, входящую в состав MS Office, рассылать зараженный документ (текст определенного содержания) по первым 50 адресам из адресной книги пользователя. Более того, заражается и шаблон Normal.dot , так что следующие созданные пользователем документы тоже будут содержать вирус.

 

 

 

 

2.8.3 Основные методы и приемы защиты от

         компьютерных вирусов

 

Во-первых, это профилактические меры. Профилактических мер не так много, но они понизят вероятность заражения информации на десятки процентов. Следует каждый раз при включении компьютера проводить тестирование антивирусом, подвергая антивирусному контролю все диски (как жесткие, так и гибкие) и всю информацию на них, включая электронную почту.

Во-вторых, это общие средства защиты информации. Общие средства защиты информации пригодятся не только для отражения вирусных атак, но и вообще для того, чтобы по каким-то другим причинам не потерять нужную для вас важную информацию. Имеются две основные разновидности этих средств:

· разграничение доступа. Полезно всегда – даже если компьютер стоит дома. Методы защиты информации подбираются в зависимости от ситуации. Главное – это предотвратить несанкционированное использование информации, в частности, необходима защита от изменения программ и данных вирусами, от некорректно работающих программ и от ошибочных действий пользователей разной квалификации;

· резервное копирование информации. Для резервного копирования можно использовать не только дискеты, но и кассеты для стриммеров, магнитные диски, CD-ROM и т.д., в том числе и другой компьютер. Если резервными носителями информации являются носители, связанные с магнитными полями (дискеты, оптические диски и т.д.), их ни в коем случае нельзя класть в сейф: там свои магнитные поля, в результате взаимодействия которых можно лишиться части информации (это не относится к экранированным сейфам).

В-третьих, это антивирусные программы.

Условно все программные средства для борьбы с вирусами можно разделить на три группы:

1) "сканеры" – антивирусные программы, которые наиболее полно и надежно определяет присутствие вируса, а затем лечат зараженные объекты, удаляя из них тело вируса и восстанавливая объект в первоначальное состояние. Эти программы имеют в своих постоянно обновляемых базах данных большое количество масок вирусов и мощный эвристический механизм, который позволяет им находить неизвестные вирусы, вышедшие намного позже, чем сами антивирусные программы

2) "ревизоры" - антивирусные программы, которые не имеют в своих базах данных масок вирусов, они их просто не знают. Но в своей базе данных они хранят наиболее полную информацию о файлах, хранящихся на данном компьютере или локальной сети; их задача – обнаружить вирус, а лечением пусть занимаются программы- сканеры.

3) "мониторы" - антивирусные программы, находящиеся в памяти и контролирующие все процессы, происходящие в компьютере. Эти программы не очень распространены, поскольку постоянно находятся в памяти компьютера и замедляют его работу (хотя в эпоху всеобщего увлечения Интернет они скорей всего будут весьма полезны).

В одном ряду с программами - "ревизорами" стоят программно-аппаратные средства, обеспечивающие более надежную защиту от проникновения вируса. Они блокируют любые попытки пользователя и файловых вирусов внести изменения в системные области и контролируемые файлы.

Но ни один из данных типов антивирусных программ не гарантирует полной защиты компьютера, их желательно использовать в связке с другими пакетами.

К характеристикам антивирусной программы можно отнести следующие:

· количество сигнатур (последовательность символов, однозначно определяющих вирус);

· наличие эвристического анализа;

· возможность лечения макровирусов;

· возможность контроля и при необходимости лечения файлов, приходящих с электронной почтой и загружаемых из Интернет;

· удобство в работе и простота интерфейса.

Рассмотрим возможности некоторых распространенных пакетов антивирусных программ различных фирм.

1  Антивирусный комплект DSAV.

DSAV (Dialog Science AntiVirus) компании ЗАО "ДиалогНаука" – комплект, состоящий из программ Doctor Web, Adinf, Adinf Cure Module плюс бесплатно распространяющийся Aidstest. Все эти программные продукты совместимы между собой, дополняют друг друга и вместе обеспечивают надежную антивирусную защиту.

Aidstest - один из основных программных продуктов, позволяющий корректно справляться с вирусами, занесенными в базу. Кроме того, этот продукт неприхотлив, работает под управлением любой операционной системы выше DOS 3.0.

Doctor Web - программа-сканер, способная обнаруживать и уничтожать до 14000 вирусов (вирусная база еженедельно обновляется). Имеется возможность эвристического анализа, проверка архивов, а так же лечения макровирусов в документах Word и Excel.

Adinf - программа – ревизор диска, позволяющая контролировать все изменения, которые происходят на дисках. При установке создаются таблицы файлов для последующего контроля. Однако отсутствует возможность выявления вирусов, существовавших на компьютере перед установкой, программа не распознает макровирусы, отсутствует деинсталляция программного продукта.

Adinf Cure Module - лечащий модуль ревизора диска, позволяющий восстановить зараженные программы в их исходное состояние.

Sheriff - программно-аппаратный комплекс, позволяющий на аппаратном уровне защитить данные от вирусов или ошибочных действий пользователя.

Spider - резидентная программа, фиксирующая действия, которые часто выполняют компьютерные вирусы, и предупреждающая о них пользователя, как правило, давая возможность запретить опасную операцию (например, такой операцией может являться изменение загрузочного сектора).

Антивирусный пакет рекомендуется использовать в целом, только в этом случае обеспечивается полная защита информации: входной контроль дискет, проверка архивов и упакованных файлов, лечение макровирусов в документах Word и Excel, проверка через BIOS и частичная проверка электронной почты.

Он обеспечивает наиболее полную защиту информации, как под DOS , так и под Windows; прост в обращении, имеется полная инструкция по каждому программному продукту.

2  Пакет Antiviral Toolkit Pro

Популярный антивирусный пакет Antiviral Toolkit Pro (AVP) компании "Лаборатория Касперского" зарекомендовал себя не только на рынках СНГ, но и за рубежом. Пакет способен распознавать и вылечивать более 16000 вирусов. AVP включает в себя сканирование и лечение вирусов в файлах оперативной памяти, сканирование и лечение в упакованных файлах и архивах, мощный эвристический сканер, сканирование и лечение макровирусов в Word, Excel. В комплект входит Mail Checker для проверки входящей почты на наличие вирусов. AVP Monitor позволяет контролировать все действия на компьютере во время работы и немедленно выдает сообщение пользователю при обнаружении вирусов. AVP Inspector -                32-разрядный ревизор диска позволяет напрямую обращаться к дискам через драйвер IOS (супервизор ввода-вывода) в обход DOS–резидентов (в частности, для локализации BOOT–вирусов).

Пакет имеет удобный интерфейс, возможность выбора глубины сканирования, мощный эвристический анализ, гипертекстовую систему помощи и вирусную энциклопедию, возможность бесплатного обновления антивирусных баз через Интернет.

3  Norton Antivirus.

Очень известный на Западе антивирусный пакет компании Symantec. Включает в себя:

сканер, позволяющий определить и лечить около 20000 вирусов, в том числе и в архивных и упакованных файлах;

монитор, контролирующий все процессы, происходящие на компьютере;

планировщик, позволяющий создать график проверок файлов.

Существует возможность создания аварийной дискеты для проверки компьютера в случае заражения, размещения строки в контекстное меню, позволяющей проверить отдельный файл или папку. При запуске проверяет память, Master Boot и основные системные файлы. Имеет краткую базу информации о вирусах. В резидентном режиме производит проверку входящей электронной почты, файлов Интернет, а так же дискет. Имеется две возможности бесплатного обновления в течение года; первая - в режиме on-line переписать обновление Web–сервера компании Symantec, вторая – с помощью модуля LiveUpdate, который по заданному расписанию позволяет обновить не только антивирусный пакет, но и другие продукты компании Symantec. Существует профессиональная версия "Deluxe",имеющая некоторые улучшения, в том числе и шифровку файлов. Разнообразие режимов и функций настройки в пакете преобладает над другими пакетами, и это иногда превращается из достоинства в недостаток.

Каждый день появляется десяток новых вирусов – как попытка самоутверждения программистов высокой (и не очень) квалификации. Некоторые вирусы безобидны, а некоторые вызывают "компьютерные эпидемии". Часто сравнивают компьютерные вирусы и вирус СПИДа. Действительно, только упорядоченная жизнь с одним или несколькими проверенными партнерами способна уберечь от этого вируса. А беспорядочные связи (имеется в виду, с другими компьютерами) почти наверняка приводят к заражению.

В последнее время все более широко используют понятие интегральной информационной безопасности, которая включает в себя не только безопасность данных, но и устройств их хранения и обработки, а также лиц, оперирующим этими данными, с применением как компьютерных методов, так и организационных, специальных, технических, криптографических, правовых и других методов.

 

Контрольные вопросы по второму разделу

1. От чего зависит производительность персонального компьютера?

2. Какие требования предъявляются к материнской плате?

3. Для каких целей служит кэш-память?

4. Что такое платы расширения? Что они расширяют?

5. В чем отличие между последовательной и параллельной передачей данных?

6. Чем определяется объем используемой видеопамяти?

7. Опишите конфигурацию персонального компьютера:

PII-300 (ASUSTeK, P2 Slot1 233-333MHz, PB Cache 512Kb, 100MHz, AGPset, Intel 440LX chipset, 3DIMM, UDMA, 2ISA&3PCI, 2USB, 2S&1P, AT/ATX); DIMM 32Mb (168pin, 10ns) SDRAM;  HDD 3.2 Gb IDE UDMA 33 Mb/s Fujitsu;  SVGA AGP 8Mb AsusTek;  FDD 3.5" Sony;  CDD 24X IDE Hitachi; Turtle Beach 2Mb ROM WaveTable;  MiniTower;  Keyboard 104 k. (r/l); Mouse 2 but. Mitsumi; SVGA 17" 0.25 Sony Trinitron TCO’99.

8. Охарактеризуйте тенденции развития персональных компьютеров.

9. Что входит в состав  программного обеспечения ПК?

10. По каким признакам классифицируются операционные системы? Что такое файловая система?

11. Что хранится в FAT?

12. Что такое текущий каталог и текущий диск?

13. Что такое командная строка, аргументы командной строки?

14. Дайте определение термину "командный файл".

15. Что такое команда MS DOS? Приведите примеры.

16. Опишите процедуру загрузки DOS. Что такое операционные оболочки и каковы их основные функции?

17. Как производится поиск файлов с помощью шаблонов?

18. Как создать текстовый файл в среде оболочки Norton Commander?

19. Можно ли восстановить удаленный файл?

20. Для каких целей предпринимается архивирование файлов? Какие программы – архиваторы вы знаете?

21. В чем заключается концепция интегральной информационной безопасности?

22. Ответьте на вопросы, оформленные в виде тестов, которые находятся на прилагаемой дискете или в методических указаниях по дисциплине.


[1] В 1973 году Окружной суд США вынес вердикт, в соответствии с которым профессор физики из штата Айова Джон Атанасофф был официально признан изобретателем первого компьютера (ENIAC). Этим самым была поставлена точка в многолетней тяжбе о заимствовании  Экертом идей Атанасоффа, который создал первый прототип компьютера, содержащий электронные лампы.

[2] Справедливости ради следует отметить, что первым в мире компьютером с программами, хранимыми в памяти, стал EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Computer), созданный в 1947 году в Кембриджском университете (Великобритания)  группой ученых под руководством Мориса Уилкса.

[3] Два молодых головастых человека – Пол Аллен и Уильям Гейтс сумели извлечь немалую выгоду из выпуска ПК "Altair", написав для него конкретную реализацию языка программирования Basic. В этом же 1975 году они организовали свою фирму - "Microsoft".

[4] (eXTended version)

[5] В материнских платах для 486-ого процессора использовалась также 32 – разрядная локальная шина VLB (VESA Local Bus; VESA – Video Electronic Standards Association), но работающая на частоте не более 40 МГц

[6] pixel=picture element –  элемент картинки

[7] Video Graphics Adapter

[8] Эти разработки во многом стимулированы появлением нового стандарта высокопроизводительной последовательной шины IEEE 1394 (FireWire) корпорации Apple, обеспечивающего передачу данных со скоростью до 400 Мбит/с

[9] Для этого он имеет встроенные волновые таблицы (Wave Table) с ПЗУ до 1 Мб и ОЗУ до 28 Мб для подключения дополнительных таблиц. Волновая таблица – это записанные в ПЗУ образы звучания различных инструментов, которые используются для синтезирования музыки.

[10] Фирма IBM анонсировала модели UltraStar 72ZX емкостью 73 Гб (январь 2000 г.).

[11] От англ. cluster – гроздь, пучок.

[12] HDD –Hard Disk Driver

[13] Double Side, High Density – двухсторонняя высокой плотности

1 Эти буквы вы видите в верхнем левом углу буквенной части клавиатуры

[14] По-английски эта функция называется "drug-and-drop"

[15] Дигитайзер позволяет преобразовывать передвижение руки оператора по планшету в формат векторной графики на экране дисплея. В основном используется для приложений САПР

[16] Консорциум TWAIN был организован с участием представителей компаний Aldus, Caere, Eastman Kodak, Hewlett Packard и Logitech. Основной целью создания TWAIN - спецификации было решение проблемы совместимости, т.е. возможности объединения различных устройств ввода с любым программным обеспечением.

[17] Fine Reader - специальная программа оптического распознавания текста, которую необходимо иметь в составе программного обеспечения ПК. С ее помощью происходит распознавание символов текста на заказанном языке и превращение картинки в текстовый файл

[18] Теоретические основы кодирования и помехоустойчивости рассматриваются в разделе 3 пособия

[19] 1 Кбод = 1 Кбит/с. Следует отметить, что скорость передачи данных в обычных телефонных сетях – около 30 Кбод, да и то при качественном соединении, поэтому модемы большей скорости использовать эффективно можно лишь на специальных линиях. Для сравнения: радиорелейная магистраль из Томска на Москву имеет пропускную способность 256 Кбод, а оптиковолоконный канал связи ТУСУР – ТГУ – 10 Мбод

[20] Файл – поименованная область на диске

[21] Каталог (директория) – специальное место на диске, в котором хранятся имена файлов, сведения о размере файлов, времени их последнего обновления

[22] Сторонники DOS насмешливо называли пользовательский интерфейс Windows WIMP-интерфейсом (wimp – занудный; WIMP – Windows, Icons, Mouse, Pointers – окна, пиктограммы, мышь, указатели)

[23] OLE – Object Linking and Embedding

[24] OEM - Original Equipment Manufacturer

[25]. Макрос — это подпрограмма, написанная на объектно-ориентированном языке, например, Visual Basic и предназначенная для упрощения ежедневной рутинной работы. Вместо того чтобы вручную делать отнимающие много времени и повторяющиеся действия, можно создать и запускать один макрос, который будет выполнять эту задачу.

Наверх страницы

Внимание! Не забудьте ознакомиться с остальными документами данного пользователя!

Соседние файлы в текущем каталоге:

На сайте уже 21970 файлов общим размером 9.9 ГБ.

Наш сайт представляет собой Сервис, где студенты самых различных специальностей могут делиться своей учебой. Для удобства организован онлайн просмотр содержимого самых разных форматов файлов с возможностью их скачивания. У нас можно найти курсовые и лабораторные работы, дипломные работы и диссертации, лекции и шпаргалки, учебники, чертежи, инструкции, пособия и методички - можно найти любые учебные материалы. Наш полезный сервис предназначен прежде всего для помощи студентам в учёбе, ведь разобраться с любым предметом всегда быстрее когда можно посмотреть примеры, ознакомится более углубленно по той или иной теме. Все материалы на сайте представлены для ознакомления и загружены самими пользователями. Учитесь с нами, учитесь на пятерки и становитесь самыми грамотными специалистами своей профессии.

Не нашли нужный документ? Воспользуйтесь поиском по содержимому всех файлов сайта:



Каждый день, проснувшись по утру, заходи на obmendoc.ru

Товарищ, не ленись - делись файлами и новому учись!

Яндекс.Метрика