Технічні засоби інформаційних технологій

Основу технічного забезпечення інформаційних технологій складають комп'ютери, які є ядром будь-якої інформаційної системи. Спочатку комп'ютери були створені для реалізації великого обсягу обчислень, що представляють довгі ланцюжки ітерацій. Головною вимогою при цьому були висока точність і мінімальний час обчислень. Такі процеси характерні для числової обробки.

У міру впровадження ЕОМ, їх еволюційного розвитку, зокрема, створення персональних комп'ютерів, стали виникати інші області застосування, відмінні від обчислень, наприклад, обробка економічної інформації, створення інформаційно-довідкових систем, автоматизація засновницької діяльності і т.п. В даному випадку не були потрібні висока точність і

великий обсяг обчислень, однак обсяг оброблюваної інформації міг досягати мільйонів і мільярдів записів. При цьому потрібно не тільки обробити інформацію, а попередньо її знайти і організувати відповідну процедуру виведення. Зазначені процеси характерні для нечислової обробки, що вимагає в більшості випадків великих витрат машинного часу. Розглянуті аспекти зробили вирішальний вплив на розвиток архітектури ЕОМ.

ЕОМ класичної (Фоннеймановская) архітектури складається з п'яти основних функціональних блоків (рис. 8.4):

  • • жорсткий диск (ЗУ);
  • • пристрої управління;
  • • належним чином управління та арифметично-логічного пристрою, що розглядаються разом і званих центральним процесором;
  • • пристрої введення;
  • • пристрої виведення.

У Фоннеймановская архітектурі для обробки величезного обсягу інформації (мільярди байт) використовується один процесор. Зв'язок з даними здійснюється через канал обміну. Обмеження пропускної здатності каналу і можливостей обробки в центральному процесорі призводять до тупикової ситуації при нечислової обробки в разі збільшення обсягів інформації. Для виходу з глухого кута було запропоновано два основних зміни в архітектурі ЕОМ:

Фоннеймановская архітектура ЕОМ

Мал. 8.4. Фоннеймановская архітектура ЕОМ

  • • використання паралельних процесорів і організація паралельної обробки;
  • • розподілена логіка, що наближає процесор до даними і усуває їх постійну передачу.

Інший недолік Фоннеймановская архітектури пов'язаний з організацією процесу звернення до ЗУ, здійснюваного шляхом вказівки адреси для вибірки необхідного об'єкта з пам'яті. Це прийнятно для числової обробки, але при нечислової обробки звернення повинно здійснюватися за змістом (асоціативна адресація). Оскільки для нечислової обробки в основному використовується та ж архітектура, необхідно було знайти спосіб організації асоціативного доступу. Він здійснюється шляхом створення спеціальних таблиць (довідників) для перекладу асоціативного запиту в відповідну адресу. При такій організації звернення до ЗУ, званому емуляцією асоціативної адресації, в разі роботи з великими обсягами інформації різко падає продуктивність ЕОМ. Це пов'язано з тим, що нечислових обробка це не тільки перегляд, але і оновлення даних.

Для подолання обмежень організації пам'яті були запропоновані асоціативні пристрої, що запам'ятовують.

Таким чином, ЕОМ для нечислової обробки повинна відповідати таким вимогам: асоціативність, паралелізм, обробка в пам'яті. Крім цього на більш високому рівні до архітектури ставляться такі вимоги:

  • • перестраіваемость паралельних процесорів і запам'ятовуючих пристроїв;
  • • складні топології з'єднань між процесорами;
  • • мультипроцесорна організація, спрямована на розподіл функцій.

Перераховані вище обмеження і вимоги були реалізовані в машинах баз даних (МВС).

Підсумовуючи вище сказане, наведемо класифікацію архітектур ЕОМ, запропоновану в [35]:

  • • архітектура з одиночним потоком команд і одиночним потоком даних (SISD);
  • • архітектура з одиночним потоком команд і множинним потоком даних (SIMD);
  • • архітектура з множинним потоком команд і одиночним потоком даних (MISD);
  • • архітектура з множинним потоком команд і множинним потоком даних (MIMD).

Зокрема, до Класу SISD відносяться сучасні Фоннеймановская однопроцесорні системи. У цій архітектурі центральний процесор працює з парами «атрибут-значення". Атрибут (мітка) використовується для локалізації відповідного значення в пам'яті, а одиночна команда, обробна вміст накопичувача (регістра) і значення видає результат. У кожній ітерації з вхідного потоку даних використовується тільки одне значення.

До класу SIMD відносять великий клас архітектур, основна структура яких складається з одного контролера, керуючого комплексом однакових процесорів. Залежно від можливостей контролера і процесорних елементів, числа процесорів, організації пошуку і характеристик маршрутних і вирівнюючих мереж виділяють чотири типи SIMD:

  • матричні процесори , організовані так, що при виконанні заданих обчислень, ініційованих контролером, вони працюють паралельно. Призначені для вирішення векторних і матричних задач, що відносяться до числової обробки;
  • асоціативні процесори, що забезпечують роботу в режимі пошуку але всьому масиву за рахунок з'єднання кожного процесора безпосередньо з його пам'яттю. Використовуються для вирішення нечислових завдань;
  • процесорні ансамблі, що представляють сукупність процесорів, об'єднаних певним чином для вирішення заданого класу задач, орієнтованих на числову і нечислову обробку;
  • конвеєрні процесори (послідовні і векторні) здійснюють виконання команд і обробку потоків даних за принципом, аналогічним транспортному конвеєру. У цьому випадку кожен запит використовує одні й ті ж ресурси. Як тільки деякий ресурс звільняється, він може бути використаний такий запитом, не чекаючи закінчення виконання попереднього. Якщо процесори виконують аналогічні, але не тотожні завдання, то це послідовний конвеєр, якщо всі завдання однакові - векторний конвеєр.

Зокрема, до Класу MISD може бути віднесена єдина архітектура-конвеєр, але за умови, що кожен етап виконання запиту є окремою командою.

До класу MIMD, хоча і не завжди однозначно, відносять такі зміни:

  • • мультипроцесорні системи;
  • • системи з мультиобробки;
  • • обчислювальні системи з багатьох машин;
  • • обчислювальні мережі.

Загальним для даного класу є наявність ряду процесорів і мультиобробки. На відміну від паралельних матричних систем число процесорів невелика, а термін мультиобробка розуміють в широкому сенсі для позначення функціонально розподіленої обробки (сортування, злиття, введення-виведення та ін.)

Іншим напрямком розвитку обчислювальної техніки є нейрокомпьютерінг, заснований на нейронних мережах. Розробки проводяться в двох напрямках: апаратне і програмне. Нейрокомп'ютери володіють надвисокою продуктивністю, але завдяки складним технологіям мають дуже високу вартість. Тому вони використовуються вузьким колом користувачів для вирішення суперзавдань.

В останні роки ведуться роботи по створенню біокомп'ютера на основі молекулярних технологій. Ідея молекулярного обчислювача полягає в поданні "машинного" слова у вигляді станів молекул.

Незважаючи на розвиток засобів обчислювальної техніки найбільш популярними в даний час залишаються комп'ютери з традиційною Фоннеймановская архітектурою. ЕОМ такої архітектури в процесі еволюції послідовно пройшли етапи апаратної реалізації від електронно-лампової, далі транзисторної, інтегрально-схемної до НВІС. В даний час найбільш поширеним типом ЕОМ є персональні комп'ютери (ПК), що відносяться до Фоннеймановская архітектурі. Тому коротко зупинимося на пристрої персонального комп'ютера в плані його комплектації.

Системний блок є основним конструктивним елементом ПК. Він призначений для розміщення всіх найважливіших вузлів. У ньому розташовуються джерело живлення, процесор комп'ютера, оперативна пам'ять, накопичувачі на магнітних дисках, пристрій для читання оптичних (лазерних) дисків, спеціальні електронні елементи і плати, за допомогою яких здійснюється підключення і управління роботою зовнішніх пристроїв комп'ютера. Системні блоки мають різне конструктивне виконання і розміри. Для настільних ПК вони можуть мати горизонтальне або вертикальне виконання. Для блокнотних ПК системний блок сполучений з клавіатурою.

Пристрій для читання CD-ROM (Compact Disk - Read Only Memory - компакт-диск, призначений тільки для читання) служить тільки для відтворення аудіо-, відео- і цифрової інформації, записаної тільки на оптичних (лазерних) компакт-дисках.

CD-ROM призначений для зберігання інформації. Він являє собою пластмасовий диск діаметром 12 см, одна з поверхонь якого покрита металевою фольгою. Лазерним променем на фольгу наносять поглиблення, за допомогою яких фіксується доборі інформації. Найбільш важливими характеристиками таких пристроїв є: ємність і швидкість.

Ємність одного компакт-диска досягає 620 Мбайт інформації (близько 250 000 сторінок тексту). Друга характеристика визначається швидкістю доступу пристрою читання до інформації на компакт-диску (швидкість читання особливо важлива при відтворенні аудіо-та відеоінформації). Що означає назва "восьмишвидкісною CD-ROM"? Це і є характеристика швидкодії пристрою читання. Вона означає, що швидкість пристрою читання в 8 разів більше ніж у одношвидкісного пристрою. Зараз вже є 2 + скоростнис CD-ROM.

Для запису інформації на компакт-диск використовуються спеціальні пристрої - CD-R (Compact Disk - Recordable). Інформацію, що міститься на CD-ROM, можна перезаписати. Для багаторазового запису інформації використовуються магнітно-оптичні компакт-диски (CD МО), але вони істотно дорожче звичайних.

Накопичувач на гнучких магнітних дисках (НГМД) служить для читання і запису інформації на гнучкі магнітні диски. Перш за все, він призначений для оперативного перенесення невеликих обсягів інформації з одного комп'ютера на інший або для їх довгострокового зберігання.

Гнучкі магнітні диски розрізняються геометричними розмірами, конструктивним виконанням і ємністю. Бувають диски двох діаметрів: 5,25 і 3,5 дюйма (1 дюйм = 2,54 см).

Диски першого виду в даний час використовуються все рідше через своїх конструктивних недоліків (вони більше за розмірами, менше за місткістю, більш повільні, більш схильні до механічних впливів, менш надійні в експлуатації).

Стандартна ємність дисків другого виду (3,5 дюйма) становить 1,44 Мбайт (це приблизно 550 - 600 сторінок тексту). Диски такої ємності мають позначення 2HD (High Density - висока щільність). Перед першим використанням гнучкий магнітний диск повинен бути спеціально підготовлений - відформатований.

Переваги НГМД: простота, дешевизна, можливість багаторазового перезапису інформації, відсутність необхідності в додаткових апаратних засобах (всі ПК забезпечуються хоча б одним НГМД). Недоліки: мала ємність, низька швидкодія.

Маніпулятор миша - це пристрій, що дозволяє перемішати курсор в потрібну точку екрану, вибирати об'єкти та виконувати інші дії безпосередньо на екрані монітора (натискати екранні клавіші, вибирати позицію меню малювати і т.д.).

Миші бувають різних конструкцій: з двома або трьома клавішами. Найчастіше використовується ліва клавіша (при її натисканні инициализируется дію, відповідні об'єкту, на який вказує курсор миші). Права клавіша використовується рідше (в деяких програмах, наприклад в Windows, при її натисканні викликається, так зване, конкретне меню).

В даний час з'явилися пристрої аналогічного призначення, що використовують інші принципи роботи. Наприклад, є сенсорні планшети, в яких переміщення курсору на екрані досягається переміщенням пальця по поверхні планшета. Для малювання використовуються спеціальні планшети з електронним олівцем, малювати яким значно зручніше.

Клавіатура призначена для введення інформації і команд в комп'ютер при роботі людини з програмою або з операційною системою.

Кількість клавіш, їх розташування в різних типах клавіатур можуть бути різними. Найчастіше використовуються 101-клавішні клавіатури.

Літерні клавіші запрограмовано літери латинського та російського (або іншого національного) алфавіту. Підтримка національних алфавітів зазвичай здійснюється за допомогою спеціальних програм - драйверів клавіатури. Перемикання клавіатури з однієї мови на іншій чаші виконується одночасним натисканням деяких спеціальних клавіш. Які клавіші використовуються для цього, залежить від встановленого драйвера клавіатури. Наприклад, для цих цілей іноді використовуються клавіші Alt + Shift.

Монітор (дисплей) призначений для відображення текстової та графічної інформації на екрані при оперативній взаємодії людини з комп'ютером. Якість зображення, яке можна отримати на екрані, визначається як властивостями самого монітора, так і характеристиками адаптера (відеокарти), за допомогою якого монітор підключається до системної магістралі ПК.

Існує ряд стандартів, що визначають характеристики моніторів і адаптерів: CGA, EGA, VGA, SVGA. Ці ж позначення використовуються для визначення типу монітора і карти. Стандарти CGA і EGA застаріли. Найчастіше в даний час використовується стандарт SVGA.

Монітор може мати шкідливий вплив на організм людини (особливо при тривалій роботі на комп'ютері), тому при його придбанні необхідно звертати увагу на ступінь біологічного захисту, що забезпечується обраним монітором.

Основні характеристики моніторів SVGA:

  • • кольоровість (кольорові і монохромні);
  • • розмір екрану по діагоналі (від 14 до 21 дюйма);
  • • крок точок на екрані (від 0,25 до 0,28 мм, чим менше крок точок, тим якісніше зображення (менше його зернистість));
  • • максимальна роздільна здатність (від 640 х 480 до 1600 х 1280 крапок. Перше число визначає кількість точок по горизонталі, друге - по вертикалі, чим вище дозвіл, тим краще якість зображення на екрані, можливість отримання високої роздільної здатності залежить від обсягу оперативної пам'яті відеокарти) ;
  • • частота вертикальної розгортки (рекомендується не менше 72 Гц, при меншій частоті стає помітним мелькання зображення, що призводить до стомлення очей);
  • • біологічний захист (необхідно щоб монітор відповідав стандарту MPR-II, який визначає максимально доступні рівні шкідливих випромінювань, ще краще, якщо монітор задовольняє стандарту ТСО).

Друкуючі пристрої (принтери) призначені для отримання так званих твердих копій документів, текстів, малюнків на папері або на спеціальних плівках (для використання, наприклад, в діапроектор).

Загальна класифікація принтерів, говорить про наявність трьох видів друкуючих пристроїв, що відрізняються швидкістю роботи і якістю одержуваних документів. У цій класифікації відсутні літерні принтери, але вони в даний час з персональними комп'ютерами використовуються дуже рідко.

Розробкою і виробництвом принтерів займаються десятки фірм. В даний час існують десятки, якщо не сотні марок принтерів, тому вибрати підходящий не так просто. З точки зору користувача, найважливішими характеристиками принтера є швидкість роботи, якість друку, вартість.

Матричні принтери в основному призначені для роздруківки текстових документів, хоча на них можна виводити і малюнки, але якість малюнків залишає бажати кращого.

Якість друку визначається конструкцією голівки: чим більше голок у матриці голівки, тим краще якість друку (кількість голок - від 9 до 24, і навіть 48). Якісний друк можна забезпечити і на принтерах з невеликим числом голок у матриці за рахунок декількох проходів при друку одного і того ж тексту, але це призведе до значного зниження швидкості. Тому, чим більше голок, тим і швидкість роботи вище. Взагалі ж швидкість роботи матричних принтерів невелика - від 10 до 60 з на сторінку.

Основною перевагою таких принтерів є їх відносна дешевизна і невеликі витрати на витратні матеріали (необхідно тільки зрідка міняти фарбувальну стрічку).

З точки зору ринку апаратних засобів інформаційних технологій їх можна розділити на три групи: комп'ютери, мережеві засоби, засоби оргтехніки. Нижче наведені найпоширеніші апаратні засоби.

  • 1. Настільні комп'ютери:
    • • вітчизняного складання: Формоза FP, R. & K. Wiener, техніка-Сервіс TS і ін .;
    • • зарубіжного виробництва: Hewlett-Packard Vectra, Compaq Presario, Acer Verition FP і ін .;
  • 2. Ноутбуки (переносні комп'ютери): Fujitsu-Siemens С-, RoverBook Navigator, Apple iBook і ін .;
  • 3. КПК інші: (Compaq, Rison, Palm і ін.);
  • 4. Процесори: AMD Athlon, AMD Duron, Intel Celeron, Intel Pentium III, Intel Pentium IV, VIA Cyrix III (СЗ) і ін .;
  • 5. Графічні станції: (Desten (однопроцесорні), MultiCo (однопроцесорні і двопроцесорні));
  • 6. Монітори рідко-кристалічні (РК-монітори);
  • 7. Принтери:
    • • струменеві: HP Deskjet, Epson Stylus Color, Canon BJ, Lexmark Z і ін .;
    • • лазерні і світлодіодні: HP LaserJet, Oki OkiPage, Lexmark і ін •;
  • 8. Сканери: Agfa e, HP Scanjet, Umax Astra і ін .;
  • 9. Системні плати: ASUSTeK, MSI, GigaByte і ін .;
  • 10. Відеоадаптери: ASUS V, ATI Radeon, Matrox, 3dfx Voodoo5 і ін .;
  • 11. Звукові плати: Creative Lads Sound Blaster Lave! Platinum, Diamond Monster, Turtle Beach Santa Cruz і ін .;
  • 12. Модеми: US Robotics Courier 56 K, ZyXEL Omni Pro, D-Link-DFM 56 К та ін .;
  • 13. Дисководи DVD-ROM: Creative Labs PC-DVD Encore, Hitachi GD-, Pioneer і ін .;
  • 14. Дисководи на знімних носіях: Iomega Zip, CD-RW Teac, CD-RW Ricoh, CD-RW HP і ін .;
  • 15. Зовнішні переносні дисководи: Iomega Zip, CD-RW HP, CD-RW Iomega Predator і ін .;
  • 16. Цифрові камери: Nikon, Olympus Camedia, Canon і ін .;
  • 17. Миші: Genius (K.YE System), Microsoft, Logitech і ін .;
  • 18. Кращі портативні МРЗ-плеєри: Lenoxx МР-786, I & C З, Ltd. MPMaster IM-600B, Winstar Eline MP3P-CD, Iomega HipZip і ін •;
  • 19. Плати для відеомонтажу: Pinnacle Systems DV500plus, Matrox RT2000 і ін .;
  • 20. TV-тюнери: Pinnacle Systems Studio PCTV, ATI-TV Wonder VE, Eline TVMaster і ін.
 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >