Прикладне програмне забезпечення

Прикладне програмне забезпечення – це сукупність програм, які використовуються для розв’язання прикладних задач в різних сферах людської діяльності.

Прикладні програми дозволяють фахівцям з будь-якої галузі використовувати комп’ютери у своїй професійній роботі без досконалого вивчення інформатики.

Класифікація прикладних програмних засобів:

¯ текстові редактори;

¯програми-коректори;

¯ графічні редактори;

¯ системи управління базами даних;

¯ електронні таблиці;

¯ системи оптичного розпізнавання;

¯програми-перекладачі та електронні словники;

¯ системи автоматизованого проектування;

¯ настільні видавничі системи;

¯Web-редактори;

¯ експертні системи;

¯ системи підготовки мультимедійних публікацій;

¯ математичні пакети.

4. Апаратна частина інформаційної системи.

До апаратних компонентів, що входять до складу інформаційної системи належать:

¯ набір комп’ютерів;

¯ пристрої введення;

¯ пристрої виведення;

¯ зовнішні накопичувачі;

¯ інтерфейсні блоки;

¯ комунікаційне обладнання;

¯ блоки електричного живлення.

Набір комп’ютерів. Основою будь-якої інформаційної системи є електронно-обчислювальні машини (комп’ютери). Вони насамперед виконують обробку інформації, що надходить до інформаційної системи.

Пристрої введення служать для введення інформації. До них належать:

¯ клавіатура – пристрій для введення символьної інформації;

¯ ручний маніпулятор „миша” – для вибору тих чи інших параметрів, режимів роботи, команд програм та для керування роботою рухових об’єктів на екрані монітора;

¯ сканер – пристрій для отримання електронних копій текстових та графічних документів;

¯ мікрофон – для введення звукової інформації;

¯ джойстик – пристрій, спеціально призначений для керування об’єктами (літаком, танком, автомобілем) у комп’ютерних іграх.

Пристрої виведення служать для виведення результатів обробки даних на ЕОМ у вигляді чисел, таблиць, текстів, графіків, креслень, малюнків. Інформація друкується, малюється (креслиться) або виводиться на екран.

До основних пристроїв виведення належать:

¯ монітор – пристрій для відображення текстової та графічної інформації на екрані;

¯ принтер – пристрій для друкування інформації на папері. За принципом роботи розрізняються матричні, струминні, світлодіодні та лазерні;

¯ плотер (графопобудовник) – пристрій для побудови графічних зображень на папері;

¯ звукові колонки – використовуються для виведення звуку.

Зовнішні накопичувачі. Для зберігання інформації, що надходить від пристроїв введення або від ЕОМ, служать різноманітні накопичувачі інформації. Ці накопичувачі конструктивно не входять до складу комп’ютера, тому називаються зовнішніми. Нині найпоширеніші з них це:

¯ накопичувачі на жорстких магнітних дисках (НЖМД) – призначені для зчитування та запису інформації на жорсткі магнітні диски;

¯ накопичувачі на гнучких магнітних дисках (НГМД) – призначені для зчитування та запису інформації на дискети;

¯ CD-ROM, DVD-ROM – пристрої для зчитування інформації з компакт-дисків (оптичних дисків);

¯ накопичувачі на флеш-технологіях.

Завданням накопичувачів є резервування важливої інформації, а також перенесення даних з одного комп’ютера на інший.

Зазначимо, що пристрої введення-виведення та зовнішні накопичувачі становлять сукупність периферійних пристроїв.

Інтерфейсні блоки використовуються для узгодження роботи центральних та зовнішніх пристроїв. Вони здійснюють перетворення сигналів, які передаються через системну магістраль у сигнали, які забезпечують роботу відповідного зовнішнього пристрою, здійснюють буферизацію даних. Технічною реалізацією інтерфейсних блоків є контролери, адаптери, відео плати, синтезатори звук і т.п.

Комунікаційне обладнання. Комп’ютери, що входять до мережі, сполучаються між собою через лінії зв’язку. Сигнал, що надсилається одним комп’ютером до лінії зв’язку та одержується іншим, має бути підданий кодуванню і декодуванню. Це завдання у локальних мережах виконується мереженим адаптером, а в глобальних мережах – модемом. Існують також інші пристрої, що стосуються мереженого обладнання.

Блоки електричного живлення. Електричне живлення обладнання обчислювальної системи забезпечують блоки живлення. Вони повинні мати електричні виходи на певну напругу та постачати достатню потужність для нормального функціонування всієї системи. Для зберігання інформації та обладнання в аварійних ситуаціях відключення та коливань напруги застосовуються автономні джерела безперебійного живлення.

2.5. Архітектура ЕОМ.

Незважаючи на різницю в продуктивності, технології виготовлення, розмір і зовнішній вигляд всі ЕОМ мають однакову структурую (мал.3) і загальні принципи роботи.

Будь-яка ЕОМ складається з процесора, запам’ятовуючого пристрою (пам’яті), пристроїв введення і виведення.

Процесор (мікропроцесор) – це програмно-керований електронний цифровий пристій, призначений для обробки інформації, що подається в числових кодах, і який функціонує на базі мікросхеми. Слова „ програмно-керований ” означають, що процесор працює, виконуючи деяку програму, яка окремо зберігається в оперативній пам’яті. Процесор – головна складова комп’ютера.

Процесор виконує наступні функції:

¯ керує та координує роботу всіх інших пристроїв ЕОМ;

¯ здійснює зчитування команд і кодів даних для опрацювання із пам’яті;

¯ здійснює декодування команд;

¯ виконує арифметико-логічні та інші операції, які вказуються в командах;

¯ керує передачею даних між процесором та оперативною пам’яттю, а також опрацьовує сигнали, які поступають від зовнішніх пристроїв.

Складовими частинами процесора є регістри, пристрій керування та арифметико-логічний пристрій.

Пристрій керування призначений для керування роботою всіх апаратних компонентів ЕОМ і забезпечення їх взаємодії між собою. Керування здійснюється за допомогою електричних сигналів, які пересилаються на відповідні зовнішні пристрої через системну магістраль. Крім того, пристрій керування може отримувати сигнали від зовнішніх пристроїв. Фізично пристрій керування – електронна схема, на вхід якої подаються коди команд, які потрібно виконати, а на виході отримуються керуючі сигнали, які забезпечують виконання команд програми.

Арифметико-логічний пристрій призначений для виконання арифметичних та логічних операцій, які задаються кодами виконуваних команд. Основою арифметико-логічного пристрою є операційний блок, який може налаштовуватися на різні операції та виконувати їх. Настройка операційного блоку на конкретну операцію і забезпечення її покрокового виконання здійснюється за допомогою керуючих сигналів пристрою керування.

Регістри служать для тимчасового збереження інформації в формі війкових кодів. Регістри – внутрішні для процесора ділянки пам’яті. У них зберігаються адреси команд, що виконуються, коди команд, значення операндів перед виконанням операції та значення результатів обчислень, виконаних арифметико-логічним пристроєм. Регістри складаються із ряду тригерів – елементів. Які можуть знаходитись в одному із двох станів. Один із цих станів відповідає запам’ятовуванню війкового нуля, а другий – одиниці. Кількість тригерів визначає розрядність процесора.

Пристрої зберігання інформації або пам’ять призначені для зберігання вхідної, проміжної і вихідної інформації.

Пам’ять ЕОМ поділяють на внутрішню та зовнішню.

Внутрішня пам’ять складається з оперативно-запам’ятовуючого пристрою (ОЗП) та постійно-запам’ятовуючого пристрою (ПЗП).

Оперативно-запам’ятовуючий пристрій (ОЗП) це масив кристалічних комірок, які здатні зберігати програми, що виконуються і інформацію, що обробляється. Існує багато різних типів оперативної пам’яті, але з точки зору фізичного принципу дії розрізняють динамічну пам’ять (DRAM) і статичну пам’ять (SRAM).

Конструктивно модулі основної оперативної пам’яті мають два виконання – однорядні (SIMM-модулі) і двохрядні (DIMM-модулі). На комп’ютерах однорядні модулі можна використовувати тільки парами, а DIMM-модулі можна встановлювати по одному.

Для того, щоб зменшити кількість звернень до оперативної пам’яті, всередині процесора створюють буферну область – так звану кеш-пам’ять. Коли процесору потрібні дані, він спочатку звертається до кеш-пам’яті, тільки якщо там потрібних даних немає, відбувається його звернення до основної оперативної пам’яті. Приймаючи блок даних з оперативної пам’яті, процесор заносить його одночасно і в кеш-пам’ять. „Вдалі” звернення до кеш-пам’яті називають попаданням в кеш. Процент попадання тим вищий, чим більший розмір кеш-пам’яті, тому високопродуктивні процесори комплектують підвищеним об’ємом кеш-пам’яті.

Нерідко кеш-пам’ять розподіляють по декількох рівнях. Кеш першого рівня виконується в тому ж кристалі, що і сам процесор, і має об’єм порядку десятків Кбайт. Кеш другого рівня знаходиться або в кристалі процесора, або в тому ж вузлі, що і процесор, хоча і виконується на окремому кристалі. Кеш-пам’ять першого і другого рівнів працюють на частоті, погодженої з частотою процесора.

Кеш-пам’ять третього рівня виконують на швидкодіючих мікросхемах типу SRAM і розташовують на материнській платі поряд з процесором. Її об’єми можуть досягати декілька Мбайт, але працює вона на частоті материнської плати.

Після вимикання ЕОМ інформація, яка знаходилась в оперативній пам’яті безслідно зникає.

Мікросхема постійно-запам’ятовуючого пристрою(ПЗП), система BIOS та енергонезалежна пам’ять SMOS. В момент вмикання комп’ютера в його оперативній пам’яті немає нічого – ні даних, ні програм, оскільки ОЗП не може зберігати інформації без підзарядки комірок більше сотих часток секунди, але процесору потрібні команди, в тому числі і в початковий момент після вмикання.

Тому зразу після вмикання на адресній шині процесора виставляється стартова адреса. Це відбувається апаратно, без участі програм. Процесор звертається по встановленій адресі за своєю першою командою і далі розпочинає працювати по програмам.

Ця початкова адреса указує на постійно-запам’ятовуючий пристрій (ПЗП). Мікросхема ПЗП здатна тривалий час зберігати інформацію, навіть коли комп’ютер вимкнуто. Програми, які знаходяться в ПЗП, називаються „ зашитими ” – їх записують дути на етапі виготовлення мікросхеми.

Комплект програм, який знаходиться в ПЗП, утворює базову систему введення-виведення (BIOS – Basic Input Output System). Основне призначення цього пакету полягає у тому, щоб перевірити склад і працездатність комп’ютерної системи і забезпечити взаємодію з клавіатурою, монітором, вінчестером, дисководом і іншими пристроями, які входять до складу ЕОМ. Програми, які входять BIOS, дозволяють нам спостерігати на екрані діагностичні повідомлення, що супроводжують запуск комп’ютера, а також втручатися в хід запуску з допомогою клавіатури.

Виробники BIOS абсолютно нічого не знають про параметри наших вінчестерів, дисководів, їм не відомі ні склад, ні властивості довільної обчислювальної системи. Для того, щоб почати роботу з обладнанням, програми, що входять до складу BIOS, повинні знати, де можна знайти необхідні параметри.

Спеціально для цього на материнській платі є мікросхема „ енергонезалежної пам’яті ”, по технології виготовлення називається SMOS. Від оперативної пам’яті вона відрізняється вона відрізняється тим, що її вміст не стирається під час вимикання комп’ютера, від ПЗП вона відрізняється тим, що дані в неї можна заносити і змінювати самостійно, у відповідності з тим, яке обладнання входить до складу комп’ютера. Ця мікросхема постійно підживлюється від невеликої батарейки, яка розташована материнській платі. Заряду цієї батарейки вистачає, навіть якщо ЕОМ буди відключена декілька років.

В SMOS зберігаються дані про гнучкі, жорсткі та CD-диски, про процесор, про деякі інші пристрої материнської плати. Той факт, що комп’ютер чітко відслідковує час та дату (навіть і в відключеному стані), теж пов’язаний з тим, що показники системного годинника постійно зберігаються (і змінюються) в SMOS.

Таким чином, програми, які записані в BIOS, зчитують дані про склад обладнання комп’ютера з мікросхеми SMOS, після чого вони можуть виконувати звернення до жорсткого диску, а у випадку необхідності і до гнучкого та СD-диску, і передавати керування тим програмам, які там записані.

Зовнішня пам’ять призначена для тривалого зберігання програм і даних. Така інформація в зовнішній пам’яті зберігається при виключенні ЕОМ. Обсяг зовнішньої пам’яті значно більше обсягу внутрішньої пам’яті, але вона суттєво поступається внутрішній пам’яті щодо швидкості запису та зчитування інформації.

Зовнішня пам’ять фізично реалізується у вигляді накопичувачів на магнітних (НГМД, НЖМД) та оптичних дисках (CD-диски).

НЖМД („ вінчестер ”, жорсткий диск) – основний пристрій для тривалого зберігання великих обсягів інформації. На справді це не один диск, а група дисків, які мають магнітне покриття і обертаються з великою швидкістю. Таким чином, цей диск має не дві поверхні, як повинно бути у звичайного плоского диска, а 2n поверхонь, де n – число окремих дисків в групі.

Над кожною поверхнею розташовується головка, яка призначена для читання-запису даних. При великих швидкостях обертання дисків в зазорі між головкою і поверхнею утворюється аеродинамічна подушка, і головка знаходиться над магнітною поверхнею на висоті, яка складає тисячні частки міліметра. При зміні сили струму, який протікає через головку, відбувається зміна напруженості магнітного поля в зазорі, що викликає зміни в стаціонарному магнітному полі феромагнітних частинок, які утворюють покриття диска. Так здійснюється запис даних на магнітних дисках.

Операція зчитування відбувається в оберненому порядку. Намагнічені частинки покриття, які проносяться на великій на великій швидкості поблизу головки, наводять в ній ЕРС (електрорушійну силу) самоіндукції. Електромагнітні сигнали, які виникають при цьому, підсилюються і передаються на обробку.

Керування роботою жорсткого диска виконує спеціальний апаратно-логічний пристрій – контролер жорсткого диска.

Для оперативного перенесення невеликого об’єму інформації використовуються НГМД (дискети), які вставляються в спеціальні накопичувачі - дисководи. Дискета – це гнучкий магнітний диск, поміщений до захисного корпусу. Принцип зчитування-запису інформації на дискети подібна як і у жорсткого диска. Але швидкість обертання гнучкого диска набагато менша від швидкості обертання жорсткого диска. Тому робота комп’ютера з дискетою відбувається значно повільніше, ніж з жорстким диском.

Більшість сучасних комп’ютерів обладнують дисководом CD-ROM для зчитування інформації з компакт-дисків. Принцип дії цього пристрою полягає в зчитуванні числових даних за допомогою лазерного променя, який віддзеркалюється від поверхні диска. Цифровий запис на компакт-дискові відрізняється від запису на магнітних дисках дуже високою густиною, і стандартний компакт-диск може зберігати близько 700 Мбайт даних.

Основним недоліком стандартних CD-ROM є неможливість запису даних, але паралельно з ними існують пристрої багаторазового запису CD-RW.

Пристрої введення та виведення розглянуті вище (пункт 4).

6. Конфігурація персонального комп’ютера та його основні вузли.

Персональна електронно-обчислювальна машина (ПЕОМ) – універсальна технічна система. Її конфігурацію (склад обладнання) можна змінити про мірі необхідності. Але існує так звана базова конфігурація. Яку вважають типовою. На теперішній час в базовій конфігурації розглядаються чотири пристрої:

1. системний блок;

2. монітор – пристрій візуального зображення даних;

3. клавіатура – клавішний пристрій керування персональним комп’ютером. Служить для введення алфавітно-цифрових даних, а також команд керування;

4. миша – пристрій керування маніпуційного типу. Представляє собою коробку з двома-трьома кнопками. Переміщення миші по площині поверхні синхронізовано з переміщенням графічного об’єкта (покажчика миші) на екрані монітора.

Системний блок представляє собою основний вузол, всередині якого встановлені найбільш важливі компоненти. Пристрої, які входять в середину системного блоку, називаються внутрішніми, а пристрої які підключаються до нього з зовні, називають зовнішніми. Зовнішні додаткові пристрої, призначені для введення-виведення і тривалого зберігання даних. Також називаються периферійними.

Всередині системного блоку розташовуються: материнська плата, жорсткий диск, дисковод гнучких магнітних дисків, дисковод оптичних дисків: CD-ROM або CD-REWRITER, відео карта, звуковий та мережений адаптер і т.п..

Материнська плата – основна плата персонального комп’ютера. На ній розташовуються:

¯ процесор;

¯ мікропроцесорний комплект (чіпсет) – набір мікросхем, які керують роботою внутрішніх пристроїв комп’ютера і визначають основні функціональні можливості материнської плати;

¯ шини – набір провідників, по якому відбувається обмін сигналами між внутрішніми пристроями ПЕОМ;

¯ оперативна пам’ять;

¯ постійно-запам’ятовуючий пристрій, кеш-пам’ять та енергонезалежна пам’ять SMOS;

¯ розняття для підключення додаткових пристроїв.

До периферійних пристроїв належать: клавіатура, монітор, миша, принтер, мікрофон, звукові колонки, сканер, джойстик, модем і т.п.

Контрольні запитання.

1. Що називається обчислювальною системою?

2. З яких частин складається обчислювальна система?

3. Що входить до складу системного програмного забезпечення?

4. Що входить до складу прикладного програмного забезпечення?

5. Для чого призначені текстові редактори?

6. Для чого призначені електронні таблиці?

7. Для чого призначені системи управління базами даних?

8. Для чого призначені графічні редактори?

Література.

1. Гаєвський О.Ю. Інформатика 7-11 класи. –К.: А.С.К., 2003. -512 с.

2. Інформатика (рівень стандарту) Лисенко Т.І., Ривкінд Й.Я., Чернікова Л.А., Шакотько В.В. 10 Генеза 2010

3. Інформатика (рівень стандарту) Лисенко Т.І., Ривкінд Й.Я., Чернікова Л.А., Шакотько В.В. 11 Генеза 2011

4. Морзе Н. В. Інформатика: підруч. для 10 кл. загальноосвіт. навч. закл.: рівень стандарту/. В. Морзе, В. П. Вембер, О. Г. Кузьмінська. — К.: Школяр, 2010. —

304 с.: іл.

5. Завадський І.О. та ін. Інформатика: 10 клас: Підручник для загальноосвітніх навчальних закладів: академічний рівень / І.О. Завадський, І.В. Стеценко, О.М., Левченко О.М. 10 Видавнича група ВНV 2010