Архітектура та програмне забезпечення комп'ютера, Детальна інформація

Лазерні та LED-принтери забезпечують найвищу якість та швидкість друку при достатньо низьких експлуатаційних витратах (вищих, ніж в матричних, проте менших, ніж в струменевих принтерах.

Принтери є зовнішніми пристроями і підключаються до ПК через послідовний або паралельний порти.

Модеми. Дозволяють передавати інформацію на значні відстані за телефонними каналами зв’язку. За допомогою модемів реалізуються глобальні комп’ютерні мережі – WAN – Wide Area Network). Модеми виготовляються в зовнішньому або внутрішньому виконанні; зовнішні модеми підключаються через послідовний порт, внутрішні – безпосередньо до системної магістралі комп’ютера.

Мікрофони, акустичні системи. Забезпечують ввід-вивід аудіо-інформації. Є зовнішніми пристроями, акустичні системи можуть бути активними (обладнаними власним блоком живлення та підсилювачем звукового сигналу), підключаються до ПК через звуковий адаптер.

Сканери. Призначені для вводу текстової та графічної інформації безпосередньо з паперових носіїв. Є зовнішніми пристроями: підключаються до ПК через паралельний порт або спеціалізований контролер, який входить до комплекту поставки.



5. Програмне забезпечення.

Фактично комп’ютер складається з двох компонентів: апаратного забезпечення (hardware) та програмного забезпечення (software). Якщо апаратне забезпечення є матеріальною базою комп’ютера, то програмне забезпечення, в деякій мірі, є його “інтелектом”, і саме властивості останнього визначають можливість практичного використання комп’ютера.

Апаратне забезпечення є сукупністю достатньо складного обладнання, ефективне керування яким (реалізується шляхом виконання програм обслуговування через механізм переривань) та ефективне використання якого (через сервісні функції базовою системою вводу виводу – BIOS) покладено на програмне забезпечення. З іншого боку, програми, які автоматизують якусь конкретну сферу діяльності повинні бути незалежними від обладнання, тобто повинні виконуватися на комп’ютерах з різним складом апаратури та периферії.

У відповідності з цим існують декілька категорій програмного забезпечення – системне та прикладне (Applications). До функцій системного програмного забезпечення належать забезпечення керування апаратурою, сервісне обслуговування, реалізація відносно нескладних методів взаємодії комп’ютера з користувачем а також забезпечення апаратної незалежності прикладних програм.

До складу системного програмного забезпечення входять операційні системи, драйвери пристроїв, сервісні програми (утиліти).

Операційна система – це програма: яка дозволяє користувачеві працювати з комп’ютером шляхом активізації необхідних команд; при цьому команда може бути внутрішньою (тобто входити до складу операційної системи) або зовнішньою (існувати у вигляді окремо розробленої програми. Операційна система здійснює запуск та припинення роботи програми, розподліл оперативної пам’яті між кількома програмами при наявності мультизадачного режиму, надає прикладному програмному забезпеченню в розпорядження набір сервісних функцій. При цьому операційна система може працювати з апаратурою комп’ютера безпосередньо, або ж користуватися сервісними функціями більш низького рівня – функціями BIOS.

Оскільки першою виконуваною після включення комп’ютера програмою є програма початкового завантаження, то саме ця програма реалізує завантаження до пам’яті та запуск операційної системи. Після завантаження до пам’яті зовнішньої програми операційна система передає їй управління, а після завершення роботи програми управління повертається операційній системі, тобто остання присутня в пам’яті комп’ютера постійно.

Апаратна незалежність операційної системи забезпечується спеціалізованими програмами, призначеними для керування апаратними пристроями – т.з. драйверами пристроїв. Драйвери пристроїв надають можливість операційній системі працювати з різноманітними пристроями без заміни чи модернізації програмного коду останньої; тобто механізм драйверів реалізує відкриту архітектуру операційних систем. Драйвери стандартних пристроїв, найчастіше, є складовими частинами операційних систем; драйвери спеціалізованих пристроїв є окремими програмами, які постачаються разом з пристроями, для яких вони призначені.

Сервісні програми (утиліти) забезпечують сервісне обслуговування комп’ютера (передусім у контексті забезпечення цілісності інформації, яка зберігається на жорсткому диску). До таких програм належать архіватори, антивірусні програми, різноманітні програми тестування обладнання та визначення їх характеристик. Інколи до складу таких програм відносять і т.з. інструментальні засоби – мови програмування і т.д.

Прикладне програмне забезпечення орієнтоване на автоматизацію якоїсь конкретної галузі. Його функції, як правило, полягають у накопиченні, збереженні та спеціфічної для даної галузі обробки відповідних даних та наданні користувачам послуг у плані зручного відображення, впорядкування, введення або вилучення інформації чи результатів обробки.

Прикладні програми, як правило, не реалізують функції управління апаратними засобами комп’ютера і найчастіше, взаємодіють з ними через сервісні функції операційної системи, драйвери пристроїв або за допомогою можливостей, які надаються базовою системою вводу-виводу – BIOS (мал.5.1), хоча можливість безпосередньої роботи прикладних програм з апаратурою не виключається.

Прикладні програми, в порівнянні з системними, мають свою, жорстко визначену сферу використання, і широкий набір функціональних можливостей в даній сфері, тому вони є менш універсальними і мають вищу вартість.

Приклад прикладного програмного забезпечення із досить широкою сферою використання – це т.з. офісне ПЗ – набір прикладних програм, основними з яких є: програма обробки текстових документів (текстовий процесор), програма роботи з електронними таблицями та програма роботи з базами даних. Так, до складу найпопулярнішого комплекту офісного ПЗ Microsoft Office фірми Microsoft Corporation входять текстовий процесор Microsoft Word, електронні таблиці Microsoft Excel, система керування базами даних СКБД Microsoft Acces та ін.

Завдяки можливості створення прикладного програмного забезпечення забезпечується універсальність комп’ютера, тобто можливість його застосування для вирішення різноманітних завдань. В свою чергу, автоматизація якої-небудь конкретної області діяльності пов’язана з необхідністю придбання або створення відповідного прикладного програмного забезпечення.

Висновки

Основними компонентами комп’ютера є його апаратне (hardware) та програмне (software) забезпечення, причому апаратне забезпечення служить фундаментальною базою для функціонування програмного забезпечення.

В основу функціонування комп’ютера покладено принцип програмного керування, який передбачає наявність обчислювача (процесора), який реалізує виконання програми, та оперативної пам’яті, яка реалізує функції зберігання програми та даних в процесі здійснення обробки. Для вводу-виводу інформації та управління процесом виконання програми призначені периферійні пристрої, які взаємодіють з комп’ютером через відповідні пристрої вводу-виводу.

Процес обробки даних жорстко обмежений лише командами програми обробки а будь-яке твердження, що комп’ютер може самостійно здійснювати аналіз та приймати рішення є хибним.

Виконання програми обробки реалізуються мікропроцесором шляхом послідовного читання з пам’яті та наступного виконання команд програми. Управління пристроями вводу-виводу здійснюється шляхом виконання програм обслуговування даних пристроїв; передача управління таким програмам реалізується за допомогою механізму переривань.

Сучасні комп’ютери проектуються за магістрально-модульним принципом, в основу якого покладено поняття модуля та магістралі. Обмін даними між модулями здійснюється за допомогою системної магістралі шляхом виконання циклів шини – послідовності керуючих сигналів, яка забезпечує повний цикл доступності даних одного модуля іншому. Пристрій – ініціатор обміну називається Master, а пристрій-кореспондент – Slave.

Магістрально-модульна організація забезпечує можливість тривалого вдосконалення апаратної бази комп’ютера шляхом встановлення/заміни модулів, що є основою відкритості архітектури комп’ютера.

Програми обробки інформації та програми керування апаратурою в сукупності становлять програмне забезпечення комп’ютера (software). Існують поняття системного та прикладного (applications) програмного забезпечення. Основою системного ПЗ є операційна система, яка забезпечує можливість ефективної взаємодії користувача з комп’ютером шляхом ініціювання необхідних команд або зовнішніх програм. Системне програмне забезпечення є фундаментальною базою для роботи прикладного програмного забезпечення.

Прикладне ПЗ може взаємодіяти з апаратурою комп’ютера, безпосередньо, через сервісні функції операційної системи або базової системи вводу-виводу – BIOS. Такі програми за своїм призначенням є специфічними для конкретної області діяльності, що зумовлює порівняно невисокий рівень їх універсальності, а автоматизація виконання конкретних завдань вимагає придбання або створення програм для вирішення таких завдань. Саме на прикладному рівні реалізуються до певного рівня “інтелектуальні” можливості комп’ютера.