авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |

«МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ...»

-- [ Страница 2 ] --

N == 232 = 4 294 967 296.

Шина управления. По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления определяют какую операцию считывание или запись информации из памяти нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и т.д.

В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом.

Архитектура фон Неймана В 40-х годах XX в. американец венгерского происхождения Джон (Янош) фон Нейман (1903-1957) включился в работу по созданию ЭВМ для управления береговой ПВО.

Разрабатывался "ЭНИАК" - электронный численный интегратор и автоматический вычислитель. Но эта машина имела принципиальный недостаток: в ней отсутствовало устройство для запоминания и хранения команд.

В 1945 г. Джон фон Нейман выступил с докладом, в котором были сформулированы основные принципы организации нового вычислительного устройства, получившие название "архитектура фон Неймана".

АЛУ - арифметико-логическое устройство для выполнения арифметических и логических операций;

ОП - оперативная память, устройство для хранения кодов выполняющейся в данный момент программы;

ВУ - внешние устройства, или периферия. Обычно их делят на два класса: внешнюю память (накопитель на гибких магнитных дисках, накопитель на жестких магнитных дисках, CD-диски, магнитооптические диски) и устройства ввода/вывода информации (устройства ввода: клавиатура, мышь, микрофон, сканер;

устройства вывода: дисплей, принтер, акустические колонки, плоттер);

УУ - управляющее устройство, которое организует работу компьютера следующим образом:

а) помещает в ОП коды программы из ВУ;

б) считывает из ячейки ОП и организует выполнение первой команды программы;

в) определяет очередную команду и организует ее выполнение;

г) постоянно синхронизирует работу устройств, имеющих различную скорость выполнения операций, путем приостановки выполнения программы.

В 1946 г. фон Нейман начинает разработку новой машины, и в 1949 г. была построена электронная машина по обработке дискретных переменных "ЭДВАК", которая впоследствии была признана первым компьютером.

Норберт Винер (1894-1964), работая вместе с Джоном фон Нейманом, обратил внимание на то, что процессы, управляющие сложной электронной системой, аналогичны процессам нейрофизиологии, изучающей целенаправленную деятельность живых существ.

Сохранение работоспособности таких систем достигается за счет обратной связи, она позволяет отслеживать и корректировать уже начатое, но еще не законченное до конца действие. Существование обратной связи позволяет рассматривать сложные системы различной природы - физической, социальной, биологической - с единой точки зрения.

Это и есть основы кибернетики. В 1948 г. вышла в свет книга Н. Винера "Кибернетика, или Управление и связь в живом мире и машинах". Термин "кибернетика" в переводе с древнегреческого обозначает искусство управления кораблем.

В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом.

1. Принцип программного управления. Программа состоит из набора команд, выполняющихся процессором автоматически в определенной последовательности.

Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды. А так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти. Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются команды условного или безусловного перехода, которые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды «стоп».

Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.

2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти, поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессе своего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать в самой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе организуется выполнение циклов и подпрограмм).

Более того, команды одной программы могут быть получены как результаты исполнения другой программы. На этом принципе основаны методы трансляции — перевода текста программы с языка программирования высокого уровня на язык конкретной машины.

3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек. Процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.

Отсюда следует возможность давать имена областям памяти так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен.

Компьютеры, построенные на перечисленных принципах, относятся к типу фон неймановских. Но существуют компьютеры, принципиально отличающиеся от фон-неймановских. Для них, например, может не выполняться принцип программного управления, т. е. они могут работать без счетчика команд, указывающего текущую выполняемую команду программы. Для обращения к какой-либо переменной, хранящейся в памяти, этим компьютерам необязательно давать ей имя. Такие компьютеры называются не фон-неймановскими.

Лекция 5. Основные устройства компьютера.

Их функции и взаимосвязь.

Схема устройства компьютера:

Устройство компьютера:

Микропроцессор - небольшая электронная схема, выполняющая все вычисления и обработку информации.

В компьютерах типа IBM PC используется микропроцессоры фирмы Intel.

Микропроцессоры отличаются друг от друга двумя характеристиками: типом (моделью) и тактовой частотой.

Наиболее распространены модели Intel-8088, 80286, 80386, 80486 и Pentium, они приведены в порядке возрастания производительности и цены. Одинаковые модели микропроцессоров могут иметь разную тактовую частоту. Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет в одну секунду.

Тактовая частота измеряется в мегагерцах (Мгц).

Оперативная память. Из оперативной памяти процессор берет программы и исходные данные для обработки, в нее он записывает полученные результаты.

Оперативная память работает очень быстро, содержащиеся в ней данные сохраняются только пока компьютер включен, при выключении компьютера содержимое оперативной памяти стирается.

Контроллеры и шина. Чтобы компьютер мог работать, необходимо, чтобы в его оперативной памяти находились программа (последовательность команд, записанная на языке понятном процессору) и данные. А попадают они туда из различных устройств компьютера:

- клавиатуры, дисководов для магнитных дисков и т.д. Обычно эти устройства называют внешними.

Таким образом, для работы компьютера необходим обмен информацией между оперативной памятью и внешними устройствами. Такой обмен называется вводом выводом. Но этот обмен не происходит непосредственно: между любым внешним устройством и оперативной памятью в компьютере имеются два промежуточных звена:

Контроллер или адаптер - электронная схема, которая управляет работой какого-либо внешнего устройства.

Шина - системная магистраль передачи данных Дисководы- устройства для записи, считывания и длительного хранения информации на гибких магнитных дисках (дискетах). Объем информации, который может быть размещен на дискете, различен для различных типов дискет. Самые распространенные на сегодня дискеты - 1.44 Мбайта.

Винчестеры - устройства для записи, считывания и длительного хранения информации на жестких магнитных дисках. Необходимый объем винчестера зависит от потребностей и материальных возможностей пользователя, на сегодняшний день –1 Гбайт и выше.

Принтеры - печатающие устройства, предназначенные для вывода информации на бумагу. Существует несколько тысяч моделей принтеров. Как правило, применяются принтеры следующих типов: матричные, струйные и лазерные.

Мониторы - устройства, предназначенные для вывода на экран текстовой и графической информации.

Дополнительные устройства Мышь - манипулятор для ввода информации в компьютер. Модем - устройство для обмена информацией между компьютерами через телефонные, оптоволоконные и др.

Сети.

Сканер - устройство для считывания графической и текстовой информации в компьютер с бумажных носителей информации. Плоттер - устройство для вывода чертежей на бумагу.

Процессор. Основные характеристики процессора Микросхема, реализующая функции центрального процессора персонального компьютера, называется микропроцессором. Обязательными компонентами микропроцессора является арифметико – логическое устройство и блок управления.

Арифметико – логическое устройство отвечает за выполнение арифметических и логических операций, а устройство управления координирует работу всех компонентов и выполнение процессов, происходящих в компьютере.

Процессор компьютера предназначен для обработки информации. Каждый процессор имеет определенный набор базовых операций (команд), например, одной из таких операций является операция сложения двоичных чисел.

Технически процессор реализуется на большой интегральной схеме, структура которой постоянно усложняется, и количество функциональных элементов (типа диод или транзистор) на ней постоянно возрастает (от 30 тысяч в процессоре 8086 до 5 миллионов в процессоре Pentium II).

Тактовая частота задает ритм жизни компьютера. Чем выше тактовая частота, тем меньше длительность выполнения одной операции и тем выше производительность компьютера.

Под тактом мы понимаем промежуток времени, в течение которого может быть выполнена элементарная операция. Тактовую частоту можно измерить и определить ее значение. Единица измерения частоты - МГц – миллион тактов в секунду.

Другой характеристикой процессора, влияющей на его производительность, является разрядность. В общем случае производительность процессора тем выше, чем больше его разрядность. В настоящее время используются 18,16-, 32- и 64-разрядные процессоры, причем практически все современные программы рассчитаны на 32- и 64-разрядные процессоры.

Часто уточняют разрядность процессора и пишут, например, 16/20, что означает, что процессор имеет 16-разрядную шину данных и 20-разрядную шину адреса. Разрядность адресной шины определяет адресное пространство процессора, т.е. максимальный объем оперативной памяти, который может быть установлен в компьютере.

В первом отечественном персональном компьютере «Агат» (1985 г.) был установлен процессор, имевший разрядность 8/16, соответственно его адресное пространство составляло 64 Кб. Современный процессор Pentium II имеет разрядность 64/32, т.е. его адресное пространство составляет 4 Гб.

Производительность процессора является интегральной характеристикой, которая зависит от частоты процессора, его разрядности, а так же особенностей архитектуры (наличие кэш-памяти и др.). Производительность процессора нельзя вычислить, она определяется в процессе тестирования, т.е. определения скорости выполнения процессором определенных операций в какой-либо программной среде.

Разрядность Тип Разрядность Адресное Частота (МГц) шины процессора шины адреса пространство данных 1 Мб 8086 4 - 12 16 16 Мб 80286 8 - 20 16 4 Гб 80386 25 - 40 32 4 Гб 80486 33 - 100 32 4 Гб Pentium 75 - 200 64 4 Гб Pentium II 200 - 300 64 4 Гб Pentium III 500 - 1000 64 4 Гб Pentium IV 1300-1500 64 Оперативная память.

Организация и основные характеристики.

Мы рассмотрим различные виды памяти IВМ РС - совместимых компьютерах.

Оперативная память. Из нее процессор берет программы и исходные данные для обработки, в нее он записывает полученные результаты. Название «оперативная» эта память получила потому, что она работает очень быстро, так что процессору практически не приходится ждать при чтении данных из памяти или записи в память. Однако содержащиеся в ней данные сохраняются только пока компьютер включен. При выключении питания содержимое оперативной памяти стирается (за некоторыми исключениями, о которых говорится ниже). Часто для оперативной памяти используют обозначение RАМ (гаndom ассеss mеmогу - память с произвольным доступом) От количества установленной в компьютере оперативной памяти напрямую зависит, с какими программами вы сможете работать (многие программы либо вовсе не будут работать, либо станут работать крайне медленно). Можно привести следующую приблизительную классификацию:

1 Мбайт и менее - на компьютере возможна работа только в среде DOS. (ввод текста) 4 Мбайта - на компьютере возможна работа в среде DOS, Windows 3.1 многие программы при таком объеме памяти не работают (скажем, Согеl Drow) 8 Мбайт - комфортная работа в среде Windows 3.1 работа в Windows 95 в принципе возможна, но работать они будут явно медленно;

16 Мбайт - комфортная работа в среде Windows 95 и 0S/2, причем дальнейшее увеличение объема оперативной памяти уже практически не повышает быстродействие при выполнении большинства офисных приложений.

32 Мбайта и более - для серверов локальных сетей, компьютеров, используемых для обработки фотоизображений или видеофильмов, и в некоторых других приложениях.

К счастью, стоимость оперативной памяти в последнее время резко упала.

Кэш-память. Для ускорения доступа к оперативной памяти на быстродействующих компьютерах используется специальная сверхбыстродействующая кэш-память, которая располагается как бы «между» микропроцессором и оперативной памятью и хранит копии наиболее часто используемых участков оперативной памяти.

BIOS - постоянная память. В IВМ РС - совместимом компьютере имеется также и постоянная память, в которую в которую занесены данные при ее изготовлении. Эти данные не могут быть изменены, выполняемые на компьютере программы могут только их считывать. Такой вид памяти обычно называется RОМ (геаd оп1у mеmогу, или память только для чтения), В IВМ РС - совместимом компьютере в постоянной памяти хранятся программы для проверки оборудования компьютера, инициации загрузки ДОС и выполнения базовых функций по обслуживанию устройств компьютера. Поскольку большая часть этих программ связана с обслуживанием ввода-вывода, часто содержимое постоянной памяти называют BIOS (Basic Input-Output System -базовая система ввода-вывода).

СМ0S полупостоянная память. Это небольшой участок памяти для хранения параметров конфигурации компьютера. Его часто называют СМ0S-памятью, поскольку эта память обычно выполняется по СМ0S технологии (complementary metal-oxide semiconductor) и обладает низким энергопотреблением. Содержимое СМ0S -памяти не изменяется при выключении электропитания компьютера, поскольку для ее электропитания используется специальный аккумулятор.

Аккумулятор снабжает и встроенные в компьютер часы (так называемые часы реального времени). Наличие этих часов позволяет Вам не задавать текущее время при каждом включении компьютера.

Видеопамять. Еще один вид памяти в IВМ РС - совместимых компьютерах — это видеопамять, то есть память, используемая для хранения изображения, выводимого на экран монитора.

Внешняя память компьютера.

Основные виды внешней памяти.

Основное назначение внешней памяти компьютера – долговременное хранение большого количества различных файлов (программ, данных и т.д.). Устройство, которое обеспечивает запись/считывание информации, называется накопителем, а хранится информация на носителях. Наиболее распространенными являются накопители следующих типов:

Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) двух различных типов, рассчитанные на диски диаметром 5,25” (емкость 1,2 Мб) и диски диаметром 3,5“(емкость 1,44 Мб);

Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) информационной емкостью от 1 до десятков Гб;

Накопители CD-ROM емкостью 640 Мб;

Накопители DVD-ROM емкостью до 17 Гб.

Для пользователя имеют существенное значение некоторые показатели: информационная емкость, скорость обмена информацией, надежность ее хранения и т.д. (см. таблицу).

Тип Емкость Скорость Опасные накопителя носителя обмена воздействия НГМД 1,2 Мб Низкая 5,25” Магнитные поля, нагревание НГМД 1,44 Мб Низкая 3,5” НЖМД Десятки Гб От 3 до 8 Мб/с Удары 640 Мб До 3,6 Мб/с Загрязнение CD-ROM В основу записи, хранения и считывания информации положены два физических принципа, магнитный и оптический.

В НГМД и НЖМД используется магнитный принцип. При магнитном способе запись информации производится на магнитный носитель (диск, покрытый ферромагнитным лаком) с помощью магнитных головок.

В процессе записи головка с сердечником из магнитомягкого материала (малая остаточная намагниченность) перемещается вдоль магнитного слоя магнитожесткого носителя (большая остаточная намагниченность). Электрические импульсы создают в головке магнитное поле, которое последовательно намагничивает (1) или не намагничивает (0) элементы носителя.

При считывании информации намагниченные участки носителя вызывают в магнитной головке импульс тока (явление электромагнитной индукции).

Носители информации имеют форму диска и помещаются в конверт из плотной бумаги (5, 25”) или пластмассовый корпус (3,5”). В центре диска имеется отверстие (или приспособление для захвата) для обеспечения вращения диска в дисководе, которое производится с постоянной угловой скоростью 300 об/с.

В защитном конверте (корпусе) имеется продолговатое отверстие, через которое производится запись / считывание информации. На боковой кромке дискет (5,25”) находится маленький вырез, позволяющий производить запись, если вырез заклеить непрозрачной наклейкой, запись становится невозможной (диск защищен). В дискетах 3,5” защиту от записи обеспечивает предохранительная защелка в левом нижнем углу пластмассового корпуса.

Диск должен быть форматирован, т.е. должна быть создана физическая и логическая структура диска. В процессе форматирования на диске образуются концентрические дорожки, которые делятся на сектора, для этого головка дисковода расставляет в определенных местах диска метки дорожек и секторов.

Жесткие магнитные диски состоят из нескольких дисков, размещенных на одной оси и вращающихся с большой угловой скоростью (несколько тысяч оборотов в минуту), заключенных в металлический корпус. Большая информационная емкость жестких дисков достигается за счет увеличения количества дорожек на каждом диске до нескольких тысяч, а количества секторов на дорожке – до нескольких десятков.

Большая угловая скорость вращения дисков позволяет достигать высокой скорости считывания / записи информации (более 5 Мб/с).

CD-ROM накопители используют оптический принцип чтения информации.

Информация на CD-ROM диске записана на одну спиралевидную дорожку (как на грампластинке), содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью. Лазерный луч падает на поверхность вращающегося CD-ROM-диска, интенсивность отраженного луча соответствует значениям 0 или 1. C помощью фотопреобразователя они преобразуются в последовательности электрических импульсов.

Скорость считывания информации в CD-ROM накопителе зависит от скорости вращения диска. Первые CD-ROM накопители были односкоростными и обеспечивали скорость считывания информации 150 Кб/с, в настоящее время все большее распространение получают 24-скоростные CD-ROM накопители, которые обеспечивают скорость считывания информации до 3,6 Мб/с.

Информационная емкость CD-ROM диска может достигать 640 Мб. Производятся CD ROM диски либо путем штамповки (диски белого цвета), либо записываются (диски желтого цвета) на специальных устройствах, которые называются CD-recorder.

DVD-ROM диски (цифровые видео диски) имеют гораздо большую информационную емкость (до 17 Гбайт), т.к. информация может быть записана на двух сторонах, в два слоя на одной стороне, а сами дорожки имеют меньшую толщину.

Первое поколение DVD-ROM накопителей обеспечивало скорость считывания информации примерно 1,3 Мбайт/с. В настоящее время 5-скоростные DVD-ROM достигают скорости считывания до 6,8 Мбайт/с.

Существуют CD-R и DVD-R диски (R — recordable, записываемый), которые имеют золотистый цвет. Специальные CD-R и DVD-R дисководы обладают достаточно мощным лазером, который в процессе записи информации меняют отражающую способность участков поверхности записываемого диска. Информация на таких дисках может быть записана только один раз.

Существуют также CD-RW и DVD-RW диски (RW — Rewritable, перезаписываемый), которые имеют «платиновый» оттенок. Специальные CD-RW и DVD-RW дисководы в процессе записи информации также меняют отражающую способность отдельных участков поверхности дисков, однако информация на таких дисках может быть записана многократно. Перед перезаписью записанную информацию «стирают» путем нагревания участков поверхности диска с помощью лазера.

Тема 6. Понятие программного обеспечения.

Классификация программного обеспечения. ОС.

Программное обеспечение-это совокупность программ, выполненных вычислительной системой.

К программному обеспечению (ПО) относится также вся область деятельности по проектированию и разработке (ПО):

технология проектирования программ (нисходящее проектирование, структурное программирование и др.) методы тестирования программ.

методы доказательства правильности программ.

анализ качества работы программ и др.

Программное обеспечение - неотъемлемая часть ЭВМ. Оно является логическим продолжением технических средств ЭВМ, расширяющие их возможности и сферу использования.

Классификация программного обеспечения.

Существует три категории:

1) Прикладные программы, непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователям работ.

2) Системные программы:

управление ресурсами ЭВМ.

создание копий используемой информации.

проверку работоспособности устройств компьютера.

выдачу справочной информации о компьютере и др..

3) Инструментальные программные системы, облегчающие процесс создания новых программ для компьютера.

Более или менее определенно сложились следующие группы программного обеспечения:

операционные системы.

системы программирования.

инструментальные системы.

интегрированные пакеты.

динамические электронные таблицы.

системы машинной графики.

системы управления базами данных (СУБД).

прикладное программное обеспечение.

Операционная система компьютера (назначение, состав, загрузка).

Операционная система является базовой и необходимой составляющей программного обеспечения компьютера (Software). Операционная система обеспечивает управление всеми аппаратными компонентами компьютера (Hardware). Другими словами, операционная система обеспечивает функционирование и взаимосвязь всех компонентов компьютера, а также предоставляет пользователю доступ к его аппаратным возможностям.

К системному блоку компьютера подключаются через специальные согласующие платы (контроллеры) периферийные устройства (дисковод, принтер и т.д.). Каждое периферийное устройство обрабатывает информацию по-разному и с различной скоростью, поэтому необходимо программно согласовать их работу с работой процессора.

Для этого в составе операционной системы имеются специальные программы – драйверы устройств. Каждому устройству соответствует свой драйвер.

Процесс работы компьютера в определенном смысле сводится к обмену файлами между периферийными устройствами, т.н. необходимо уметь управлять файловой системой.

Ядром операционной системы является программа, которая обеспечивает управление файловой системой. Пользователь общается с компьютером через устройства ввода информации (клавиатура, мышь). После ввода команды операционной системы специальная программа, которая называется командный процессор, расшифровывает команды и исполняет их.

Процесс общения пользователя с компьютером должен быть удобным. В состав современных операционных систем (Windows) обязательно входят модули, создающие графический интерфейс.

Таким образом, в структуру операционной системы входят следующие модули:

Базовый модуль, управляющий файловой системой;

Командный процессор, расшифровывающий и выполняющий команды;

Драйверы периферийных устройств;

Модули, обеспечивающие графический интерфейс.

Файлы операционной системы находятся на диске (жестком или гибком). Однако программы могут выполняться, только если они находятся в оперативной памяти, поэтому файлы операционной системы необходимо загрузить в оперативную память. Все файлы операционной системы не могут одновременно находиться в оперативной памяти, так как объем современных операционных систем составляет десятки мегабайт. Для функционирования компьютера обязательно должны находиться в оперативной памяти базовый модуль, командный процессор и драйверы подключенных устройств. Модули операционной системы, обеспечивающие графический интерфейс, могут быть загружены по желанию пользователя. В операционной системе Windows 95 выбор варианта загрузки представлен в виде меню.

После включения компьютера производится загрузка операционной системы в оперативную память. В системном блоке компьютера находится ПЗУ (BIOS), в котором содержатся программы тестирования компьютера и первого этапа загрузки операционной системы. После включения компьютера эти программы начинают выполняться, причем информация о ходе этого процесса высвечивается на экране дисплея.

На этом этапе процессор обращается к диску и ищет на определенном месте (в начале диска) наличие очень небольшой программы-загрузчика BOOT. Программа-загрузчик считывается в память, и ей передается управление. В свою очередь она ищет на диске базовый модуль операционной системы, загружает его в память и передает ему управление.

В состав базового модуля операционной системы входит основной загрузчик, который ищет остальные модули операционной системы и загружает их в оперативную память.

После окончания загрузки операционной системы управление передается командному процессору, на экране появляется приглашение системы.

Система готова к работе, т.е. пользователь может начинать вводить команды операционной системы, а командный процессор их расшифровывать и выполнять. В случае использования графического интерфейса выбор действий (команд) производится с помощью мыши. В процессе выполнения команд осуществляется взаимодействие всех модулей операционной системы, причем необходимые в данный момент дополнительные модули могут подгружаться с диска.

Существует несколько наиболее распространенных операционных систем, каждая из которых ориентирована на определенное семейство процессоров и, соответственно, компьютеров.

MS-DOS (Microsoft Disk Operation System - Дисковая операционная система Microsoft).

Операционная система MS-DOS была разработана в начале 80-х годов для работы на компьютерах IBM PC/XT, созданных на базе процессора 8086 фирмы Intel. MS-DOS была наиболее распространенной операционной системой с интерфейсом командной строки, которая устанавливалась на компьютерах, созданных на базе процессоров 80 286, 80 386, 80 486, Pentium. Последней версией была MS-DOS 6.22.

Microsoft Windows (Windows 3.1, Windows 3.11, Windows 95, 2000, NT, XP). В настоящее время более 90% персональных компьютеров реализованы на платформе Intel & Windows, т.е. в них установлен Intel-совместимый процессор (Pentium) и инсталлирована операционная система Windows.

К основным достоинствам современных операционных систем (Windows 95 и выше) следует отнести технологию «подключи и работай», многозадачность, графический интерфейс.

Технология «подключи и работай» (Plug-and-Play) позволяет даже начинающему пользователю подключить к компьютеру новое устройство (например, принтер) и продолжить работу. Windows сама установит необходимый драйвер и выделит ресурсы.

Многозадачность предоставляет пользователю возможность загрузить в оперативную память сразу несколько приложений (например, текстовый редактор Word, электронные таблицы Excel, браузер Internet Explorer и др.). Переход от работы в одном приложении в другое происходит очень быстро и просто, посредством перехода от одного открытого «окна»Windows к другому.

Графический интерфейс реализован с использованием технологии Drag-and-Drop. Это позволяет выполнять практически любые операции с помощью мыши.

UNIX. На высокопроизводительных компьютерах, которые иногда называют «рабочие станции», широко распространена операционная система UNIX. Начало разработок этой системы относится к 1969 году, и к настоящему времени уже известно более 20 различных версий. В настоящее время достаточно большое количество серверов в Internet работают под управлением этой системы.

Файловая система. Принципы организации.

Файл (имя, тип, местоположение).

Работа на персональном компьютере в среде операционной системы фактически сводится к работе с файлами. В операционной системе Windows 95 понятие файл часто заменяется понятием документ. Файлы создаются, записываются на диск, хранятся и считываются с него, распечатываются на принтере, пересылаются по информационным сетям и т.д.

Строгое определение понятию файла дать достаточно сложно.

В первом приближении можно сказать, что файл – это определенное количество информации, хранящееся на диске и имеющее имя.

Информация на диске записана на концентрических дорожках, которые разбиты на секторы. Сектор является минимальным адресуемым элементом информации на диске.

Файл хранится на диске. Следовательно, минимальный объем файла равен одному сектору. Максимальный объем файла равен, естественно, информационному объему диска. Объем реальных файлов обычно не превышает нескольких мегабайт.

Файл имеет имя. Например, полное имя файла proba.txt состоит из имени файла (proba) и типа файла, его расширения (txt). В операционной системе MS-DOS имя файла может содержать до 8 букв латинского алфавита, цифр и некоторых специальных символов.

Операционная система Windows поддерживает также длинные имена файлов (документов), которые могут содержать до 255 символов, причем разрешается использовать буквы русского алфавита. Имя файлу дается его создателем (пользователем, программистом).

Тип файла необходим операционной системе компьютера для того, чтобы определить, с помощью какой прикладной программы этот файл был создан и, соответственно, какую программу необходимо вызвать для его обработки. Тип файла задается прикладной программой, в которой он создается, с помощью трех символов, отделенных от имени точкой.

Так, в Windows файлы, созданные текстовым редактором Word, имеют расширение doc, Web-страницы Internet имеют расширение htm и т.д.

Современные жесткие диски имеют информационную емкость более 1 Гб, на них могут храниться тысячи и десятки тысяч файлов. Каждый диск имеет логическое имя (А, В – гибкие диски, С, D и т.д. – жесткие диски, оптические диски и т.п.). Для удобства поиска файлы хранятся в иерархической структуре каталогов, которая имеет «древовидную»

структуру. Из корневого каталога можно перейти в каталоги 1-го уровня, в свою очередь, из них в каталоги 2-го уровня и т.д. в каталогах всех уровней могут храниться файлы.

Пусть на жестком диске С в корневом каталоге имеются два каталога (папки) 1-го уровня (GAMES, TEXT) и один каталог 2-го уровня (CHESS). Как найти имеющиеся файлы (chess.exe, proba.txt)? Для этого необходимо указать путь (адрес) к файлу. В путь файла входит имя диска и последовательность имен каталогов (папок), т.е. пути к вышеперечисленным файлам соответственно будут:

C:\ GAMES\CHESS\сhess.exe C:\ TEXT \proba.txt В операционной системе MS-DOS операции с файлами (копирование, удаление, переименование, печать и т.д.) можно производить непосредственно из командной строки с помощью команд (сору, delete, rename, print). Однако это неудобно для пользователя, так как требует запоминания форматов команд операционной системы. Для работы с файлами обычно используется программная оболочка Norton Commander, которая представляет пользователю удобные возможности поиска файлов и операций над ними с помощью функциональных клавиш и мыши.

В операционной системе Windows операции с файлами можно производить с помощью мыши с использованием технологии «возьми и перенеси».

Тема7. Технология обработки текстовой информации Функции текстовых редакторов Инструментальные программы для подготовки текстов программ, документов, описаний называются текстовыми редакторами (text-editor), мощные текстовые редакторы с расширенным спектром функций называют также текстовыми процессорами (word-processor). Некоторые текстовые процессоры могут работать не только с текстами, но и с изображениями, например редактировать иллюстрированные документы.

Основные функции текстовых редакторов и процессоров:

- работа с файлами — сохранение текста на магнитном диске в виде файла, считывание текста (файла) с диска, копирование в редактируемый текст любого количества строк из другого файла, имеющегося на диске. Для надежности редактируемый файл должен периодически записываться на диск по команде пользователя или автоматически;

- показ текста на экране — текст или его фрагмент можно показывать в специальном окне объемом 15 — 25 строк, организованном на экране монитора. Текст на экране можно передвигать вверх-вниз, влево-вправо с помощью клавиш, помеченных стрелками, а также быстро заменять фрагмент текста на другой фрагмент по номеру строки. Некоторые редакторы позволяют организовывать на экране несколько окон с различными файлами или с различными частями одного файла;

- вывод на печать (если в составе компьютера имеется принтер). Обычно в редакторы, работающие со многими шрифтами и алфавитами, встроена функция вывода на печать, хотя некоторые простые редакторы сами на печать не выводят и требуется сначала записать текст на магнитный диск, выйти из редактора и вывести файл на печать средствами операционной системы;

- вставка символов и строк в места, указанные курсором. При этом текст раздвигается;

- перемещение части текста, помеченного соответствующим образом (обычно помечаются начало и конец фрагмента), на другое место, указанное курсором, или дублирование части текста в другом месте;

- удаление символов и строк, указанных курсором и помеченных соответствующим образом. При этом текст сжимается. Обычно редакторы позволяют также восстанавливать ошибочно удаленные фрагменты текста;

- контекстный поиск — поиск строки по заданному фрагменту текста;

- выравнивание ширины — выравниваются правый край, левый край или «по центру строки» путем вставки дополнительных пробелов. Переносы слов при этом не делаются;

- перенос слов. Простейшие редакторы не используют перенос слов и если слово не помещается в строке, то оно целиком переносится на следующую строку. Более мощные редакторы, «понимающие» грамматику языка текста, могут выполнять переносы слов. Это удобно при подготовке текста к типографской печати. Некоторые редакторы можно «обучать» переносу слов;

- резка и склейка строк. Можно отделить часть строки и перенести в следующую строку и, наоборот, строку «подклеить» к предыдущей строке;

- замена одного фрагмента на другой. Можно произвести замену одного фрагмента на другой, например имя «Pascal» заменить во всем тексте на «Basic», автоматически или полуавтоматически (с контролем);

можно заменить прописные буквы на строчные, один год на другой и т.п.;

- вставка заготовок. Можно вставлять заранее заготовленные фрагменты (имена, служебные слова языков программирования) в предварительно помеченные места текста;

- орфографический и синтаксический контроль текста с указанием цветом или подчеркиванием мест ошибок или непонятных редактору слов и выражений.

«Обучаемые» редакторы можно научить понимать эти слова и выражения в дальнейшем.

Сравнительные характеристики Текстовые редакторы разделяются на три группы:

1. редакторы общего назначения (сюда относятся, например, редакторы «Лексикон», MS Word, WordPerfect и др.);

2. редакторы научных текстов (ChiWriter, ТеХ и др.);

3. редакторы исходных текстов программ (например, Multi-Edit или встроенные редакторы систем программирования для языков Бейсик, Фортран, Си и др.).

По сравнению с редакторами общего назначения специализированные редакторы позволяют легче готовить и редактировать соответствующие тексты: например, редакторы научных текстов удобнее для набора математических или химических формул.

Многооконный редактор «Лексикон» — один из простейших текстовых редакторов отечественной разработки для несложных документов на русском или английском языке, имеющий ряд версий, одна из последних версий — «Лексикон 97». Ранее редактор «Лексикон» работал в MS DOS, последние версии редактора предназначены для ОС Windows. Имеются так называемый «базовый вариант» редактора и более мощный профессиональный вариант для работы с пакетом MS Office в ОС Windows 95, 98, NT.

«Лексикон» позволяет открыть на экране монитора до десяти окон, в каждом из которых может редактироваться свой документ.

В редакторе «Лексикон» предусмотрены следующие возможности:

- просмотр и исправление текста;

- автоматическое форматирование абзацев;

- автоматическое разбиение текста на страницы;

- перемещение, выделение, удаление, вставка фрагментов текста;

- создание оглавлений;

- использование подчеркиваний, курсива, полужирного шрифта;

- одновременное редактирование нескольких документов и обмен материалами между окнами;

- работа в графическом режиме;

- печать текста на принтерах разных типов;

- печать верхних и нижних индексов, греческих букв, математических символов;

- просмотр на экране вида напечатанного материала до печати;

- набор текста в несколько колонок;

- автоматическое сохранение редактируемого документа через несколько строк (страниц);

- проверка орфографии;

- контекстный поиск.

Работа с Microsoft Word 2010.

Теперь подробно рассмотрим некоторые команды меню:

1.

Меню «Файл»

2.

Меню «Главная»

3.

Меню «Вставка»

4.

Меню «Разметка страницы»

5.

Меню «Рассылки»

4. Общий вид окна Word и основные приемы работы с документами.

Первая строка основного окна, являющаяся строкой заголовка, содержит название пакета – Microsoft Word.

Строка меню, начинающаяся со слова “Файл”, содержит названия главных режимов меню, каждый из которых в свою очередь раскрывается в список команд. По умолчанию при создании нового документа панель инструментов всегда изображается на экране, но при желании панель инструментов можно убрать с экрана. На экране можно отразить ту или иную панель в зависимости от потребности.

Ниже панели инструментов располагается окно документа. В строке заголовок документа выводится имя документа, точнее, имя файла, в котором он находится. По умолчанию новым документам присваиваются имена. При дальнейшей работе имена документов можно изменить.

Следующая строка называется линейкой. Эта строка позволяет увидеть и изменить положение отступов и табуляторов для текущего абзаца текста. Ниже линейки форматирования располагается рабочая зона, в которую вводятся текст, формулы, иллюстрации и другие объекты документа.

Предпоследняя строка экрана содержит линейку горизонтальной прокрутки. Она позволяет просматривать правую часть широкого документа, не поместившуюся в окне.

Перемещение окна по горизонтали вдоль страницы документа осуществляется с помощью кнопок со стрелками и движка. Справа от этой линейки в той же строке экрана расположены кнопки для перелистывания страниц большого документа в обе стороны и установки первой или последней страницы.

В правой части экрана расположена линейка вертикальной прокрутки для просмотра длинных документов.

В последнюю строку экрана - строку состояния выводится вспомогательная информация об активном документе (номер текущей страницы и их общее количество).

Для запуска необходимо щелкнуть по пиктограмме данного приложения. Сразу после запуска на экране откроется окно с пустым документом. При создании нового документа в Word мы видим пустое окно для ввода.

Для ввода текста достаточно подвести курсор к нужному месту документа и набрать текст.

В Word можно работать с несколькими документами одновременно. Каждый создаваемый или открываемый документ размещается на экране в своем собственном окне.

Одно из преимуществ работы с несколькими документами одновременно заключается в легкости копирования или перемещения текста из одного в другое, что упрощает создание двух различных версии одного базового документа или заимствовании из существующего документа при построении нового.

Тема 8-9. Электронные таблицы.

Назначение и основные функции.

Электронные таблицы (или табличные процессоры) - это прикладные программы, предназначенные для проведения табличных расчетов.

Появление электронных таблиц исторически совпадает с началом распространения персональных компьютеров. Первая программа для работы с электронными таблицами — табличный процессор, была создана в 1979 году, предназначалась для компьютеров типа Apple II и называлась VisiCalc. В 1982 году появляется знаменитый табличный процессор Lotus 1-2-3, предназначенный для IBM PC. Lotus объединял в себе вычислительные возможности электронных таблиц, деловую графику и функции реляционной СУБД.

Популярность табличных процессоров росла очень быстро. Появлялись новые программные продукты этого класса: Multiplan, Quattro Pro, SuperCalc и другие. Одним из самых популярных табличных процессоров сегодня является MS Excel, входящий в состав пакета Microsoft Office.

Что же такое электронная таблица? Это средство информационных технологий, позволяющее решать целый комплекс задач:

1. Прежде всего, выполнение вычислений. Издавна многие расчеты выполняются в табличной форме, особенно в области делопроизводства: многочисленные расчетные ведомости, табуляграммы, сметы расходов и т. п. Кроме того, решение численными методами целого ряда математических задач;

удобно выполнять в табличной форме. Электронные таблицы представляют собой удобный инструмент для автоматизации таких вычислений. Решения многих вычислительных задач на ЭВМ, которые раньше можно было осуществить только путем программирования, стало возможно реализовать 2. Математическое моделирование. Использование математических формул в ЭТ позволяет представить взаимосвязь между различными параметрами некоторой реальной системы. Основное свойство ЭТ — мгновенный пересчет формул при изменении значений входящих в них операндов. Благодаря этому свойству, таблица представляет собой удобный инструмент для организации численного эксперимента:

— подбор параметров, — прогноз поведения моделируемой системы, — анализ зависимостей, — планирование.

Дополнительные удобства для моделирования дает возможность графического представления данных (диаграммы);

3. Использование электронной таблицы в качестве базы данных. Конечно, по сравнению с СУБД электронные таблицы имеют меньшие возможности в этой области. Однако некоторые операции манипулирования данными, свойственные реляционным СУБД, в них реализованы. Это поиск информации по заданным условиям и сортировка информации.

В электронных таблицах предусмотрен также графический режим работы, который дает возможность графического представления (в виде графиков, диаграмм) числовой информации, содержащейся в таблице.

Основные типы данных:

числа, как в обычном, так и экспоненциальном формате, текст – последовательность символов, состоящая из букв, цифр и пробелов, формулы. Формулы должны начинаться со знака равенства, и могут включать в себя числа, имена ячеек, функции (математические, статистические, финансовые, текстовые, дата и время и т.д.) и знаки математических операций.

Электронные таблицы просты в обращении, быстро осваиваются непрофессиональными пользователями компьютера и во много раз упрощают и ускоряют работу бухгалтеров, экономистов, ученых.

Тема10.Технологии графической обработки информации Типы и характеристики компьютерной графики Современные компьютеры все шире применяются для построения изображений (рисунков), используемых в научных исследованиях;

для наглядного представления результатов;

в конструкторских разработках, тренажерах, компьютерных играх;

в инженерном, издательском, рекламном деле и других областях. Компьютерная графика служит основой анимации, под которой понимается изменение вида, формы, размеров, расположения объектов на экране, создающее эффект мультипликации. Различают три основных типа компьютерной графики: растровая, векторная и фрактальная. Обычно особо выделяют еще трехмерную (3D — three-dimensional) графику как средство построения объемных изображений. По цветности различают черно-белую и цветную компьютерную графику, а по областям применения — инженерную, научную, деловую, игровую (развлекательную) компьютерную графику, компьютерную полиграфию и другие типы.

В растровой графике изображение строится как множество точек, так называемых пикселей. Пиксель (сокращение от слов picture cell — элемент изображения) представляет собой единицу измерения разрешения экрана (монитора) или печатного изображения и соответствует отдельной светящейся точке, цветом и яркостью которой можно управлять.

Растр экрана монитора с диагональю 20 — 21" может содержать от 0,3 до 3 млн. пикселей.

Поскольку изображение может быть цветным, для кодирования одного пикселя может потребоваться до трех байт информации. На весь экран, следовательно, может потребоваться от 1 до 10 Мбайт, т.е. весьма значительный объем, но изображение, тем не менее, может быть довольно грубым. Качество изображений принято оценивать по числу пикселей на 1" длины. Единицу такого измерения называют dpi — dots per inch. Для газетных иллюстраций достаточно около 70 dpi, для полноцветной полиграфической печати 200-300 dpi, для фотоэкспонирующих устройств профессионального класса dpi, тогда как экран монитора обычно обеспечивает лишь несколько десятков (например,70) dpi и расстояние между соседними точками около 0,25 мм, что недостаточно для получения изображений высокого качества.

При растрировании изображения на него как бы накладывается сетка линий, разбивающая его на квадратные ячейки. Число линий на дюйм Lpi (Lpi — lines per inch) называется линиатурой. Для лазерных принтеров рекомендуемая линиатура составляет 65 — 100, для газет 65 — 85, для книг и журналов 85 — 133, для художественных и рекламных работ 133 — 300. Интенсивность тона — светлота, определяется числом точек (пикселов) в ячейке растра. Для человеческого глаза рекомендуется 256 уровней тона, т.е. в ячейке должно помещаться до 16 16 = 256 пикселей. Для изменения уровня тона можно также изменять размеры пикселей;

максимальный размер пикселя равен, очевидно, размеру ячейки растра.

Растровая графика позволяет строить изображения очень высокого качества, но, как видно из приведенных оценок, для этого требуется очень большой объем компьютерной памяти (например, для журнальной иллюстрации — до 130 Мбайт и более). Помимо больших запросов на память, недостатком растровой графики являются трудности увеличения изо бражения для анализа его деталей. Поскольку при увеличении объем запасенной информации сохраняется, то без принятия специальных мер увеличение изображения приводит лишь к пикселизации — укрупнению отдельных пикселей с сохранением их численности. Изображение становится все более «зернистым» (фотографический термин), грубым, искаженным. Сглаживание пикселизации представляет собой самостоятельную проблему.

Если основным элементом растровой графики является точка, то в векторной графике основным элементом является линия (прямая или кривая). Объем памяти, требуемый для хранения линии, не зависит от ее длины, так как в памяти компьютера линия представляется формулой с несколькими параметрами, а не точками. Обычно ограничиваются линиями не выше третьего порядка, для построения которых достаточно иметь не более девяти коэффициентов и абсциссы двух концевых точек. При изменении размера линии меняются лишь параметры, а объем памяти сохраняется. Линии имеют свойства: форму, цвет, толщину, тип (сплошные, штриховые, пунктирные и т.п.). Для сохранения одной линии достаточно 20 — 30 байт оперативной памяти. Замкнутые линии имеют свойство заполнения. Заполнение описанного линией контура может быть выполнено цветом (несколькими цветами) или текстурой (узором). Концы линии — узлы, которые также обладают свойствами, например, могут быть точками, кружками, квадратиками, различными фигурками. На экран линия по-прежнему выводится точками (таковы особенности монитора), но координаты этих точек вычисляются, а не хранятся в памяти компьютера.

Линия — элементарный, простейший объект векторной графики. Простейшие объекты могут объединяться в более сложные, например, плоские и объемные фигуры. Типичные объекты сохраняются в памяти компьютера. Векторная графика позволяет легко увеличивать изображение или его фрагменты, например план дома или квартиры, чертеж механизма или схемы с сохранением их качеств: можно поворачивать изображения, совмещать их, изменять угол зрения, совершать другие манипуляции. При этом используются некоторые математические основы векторной графики. Даже достаточно сложные композиции, содержащие тысячи объектов, расходуют лишь десятки и сотни Кбайт памяти. Векторная графика мало пригодна для создания художественных изображений и обычно применяется в оформительских, чертежных, проектно конструкторских работах, системах автоматизированного проектирования (например, архитектурного проектирования) и аналогичных приложениях.


Фрактальная графика, как и векторная, также вычисляемая, но в памяти компьютера не сохраняются никакие объекты, кроме их формул. Изображение строится согласно уравнению или системе уравнений. Меняя коэффициенты (параметры) уравнений, можно получить другое изображение. Характерная особенность фрактальной графики — наследование свойств. Например, фрактальный треугольник (точнее, его формулы) — простейший фрактальный объект. Можно построить треугольник другого размера с сохранением свойств исходного (например, равносторонний треугольник). Таким путем можно строить изображения необычного вида: декоративные узоры, орнаменты, имеющие очертания снежинок, кристаллов, листьев, сложных геометрических фигур.

Трехмерная графика широко применяется в таких областях, как научные расчеты, инженерное проектирование, моделирование физических процессов и технических объектов, а также в обучающих системах и «индустрии развлечений (игр)». Для создания модели трехмерного объекта используются геометрические примитивы (куб, параллелепипед, шар, эллипсоид, конус и др.) и гладкие поверхности, описываемые кусочно-гладкими бикубическими полиномами. Вид поверхности задается сеткой расположенных в пространстве опорных точек. Участки поверхности между опорными точками — границы объекта, которые обладают различными свойствами и могут быть гладкими, шероховатыми, прозрачными, непрозрачными, зеркальными и т.п. В соответствии с этими свойствами поверхности закрашиваются тем или иным способом.

Движение объектов и анимация воспроизводятся движением геометрических примитивов и опорных точек по заданным законам. Для построения трехмерных изображений и анимации используется достаточно сложное алгоритмическое и программное обеспечение.

Цветность изображения характеризуется цветовой моделью и цветовым разрешением. Под цветовой моделью понимают способ разделения цвета на основные компоненты. В наиболее простой цветовой модели, используемой в мониторах и цветных телевизорах, любой цвет считается состоящим из трех основных компонентов: красного, зеленого и синего цветов, смешанных в определенной пропорции. Совмещение трех основных компонентов в равной пропорции дает белый цвет. В такой модели цвет ячейки растра можно изобразить вектором, исходящим из начала координат в пространстве трех основных цветов. При этом проекции вектора дают относительный вклад основных цветов, а его модуль — интенсивность цвета. К трем основным цветам обычно добавляют для удобства еще черный цвет (цвет экрана). Имеются и другие цветовые модели.

Под цветовым разрешением, или глубиной цвета, понимается метод кодирования цветовой информации. И от него зависит, сколько цветов на экране может воспроизводиться одновременно. Таблица данных, в которой хранится информация о том, каким кодом закодирован тот или иной цвет, именуется цветовой палитрой. Если на кодирование цвета отводится 1 бит информации, изображение будет двухцветным (черно белым);

один байт информации позволяет закодировать 256 цветов, два байта — цветов (режим High Color), три байта — около 16,5 млн цветов (режим True Color). В последнем случае для кодирования каждого из трех основных цветов отводится один байт информации. При работе во всемирной сети Internet используется так называемая безопасная палитра, содержащая всего 216 цветов и жестко задающая их коды, а поэтому пригодная для любых компьютеров, подключенных к сети, в том числе не совместимых с IBM PC.

Программное обеспечение компьютерной графики Программные средства работы с компьютерной графикой называют графическими редакторами (graphics editor). Существуют два типа графических редакторов:

1. редакторы для создания новых изображений;

2. редакторы для улучшения уже готовых изображений, полученных с помощью сканера, видеокамеры, цифрового фотоаппарата и других средств.

Рассмотрим сначала графические редакторы для работы с растровой графикой.

Существует несколько десятков форматов, в которых сохраняются растровые изображения. Универсальным при работе с ОС Windows считается формат без сжатия информации Windows Bitmap, имеющий расширение.bmp. Для Web-документов в сети Internet более удобны форматы, обеспечивающие сжатие информации с целью сокращения объема файлов. Одним из таких форматов является формат JPEG (расширение.jpg), сохраняющий данные с огромной степенью сжатия, но за счет потери некоторой, относительно небольшой части информации. Также используемый в Internet формат GIF (расширение.gif) обеспечивает наивысшее уплотнение без потери информации. В полиграфии распространенным является специальный формат TIFF (расширение.tif), дающий неплохую степень сжатия и открывающий некоторые дополнительные возможности при печати изображений.

Из графических редакторов первого типа для растровых изображений очень популярен и относительно прост однооконный (на экране монитора открывается единственное окно) редактор Paint, входящий в программное обеспечение Windows 95. Редактор Paint представляет собой OLE-сервер, и созданные в нем изображения можно вставлять в документы таких универсальных приложений Windows, как MS Word, MS Excel, MS PowerPoint и даже в базы данных MS Access. Для создания и редактирования изображений Paint представляет богатый набор инструментов (палитры цветов, кисть, распылитель, ластики для стирания, «карандаши», ножницы для вырезания фрагментов) и средств работы с этими инструментами. Paint позволяет создавать довольно сложные черно-белые или цветные рисунки, схемы, чертежи, хотя и не обладающие высокими художественными или инженерно-техническими качествами. В силу своей простоты и доступности Paint часто используется в качестве первой ступени при обучении и при овладении более сложными средствами компьютерной графики.

К редакторам первого типа относятся также Painter компании Fractal Design, Free Hand компании Macromedia и Fauve Matisse. Редактор Painter обладает широкими воз можностями средств рисования и работы с цветом, позволяя, в частности, имитировать различные инструменты (кисти, карандаши, перо, уголь) и материалы (акварель, масло, тушь). Последние версии редактора Free Hand также содержат разнообразные средства редактирования изображений и текста, включая многоцветную градиентную заливку, библиотеку спецэффектов и др.

К графическим редакторам второго типа относятся, например, редакторы Adobe Photoshop, Photostyler, Picture Publisher, из них наиболее популярны редакторы Adobe Photoshop фирмы Adobe, фактически считающиеся стандартом в этой области. Из множества средств обработки готовых изображений отметим такие средства, как улучшение яркости и контраста, повышение четкости, цветовая коррекция (изменение яркости и контрастности в различных цветовых каналах), отмывка (изменение яркости фрагментов), обтравка (вырезание отдельных фрагментов и их последующее улучшение с возвратом, «вклеиванием», на прежнее место), набивка (восстановление утраченных элементов изображения путем копирования сохранившихся фрагментов), растушевка (сглаживание границ), монтаж (компоновка изображения из фрагментов одного или нескольких изображений). Интересным средством обработки изображений являются фильтры — программные средства преобразования изображений с целью улучшения их качества или художественной выразительности. С помощью фильтров можно повысить четкость изображения, придать фотографии вид карандашного или угольного рисунка, барельефа, гравюры, мозаики;

выполнить стилизацию изображения, например имитировать изображение на ткани, бумаге, металле и других основах.

При выполнении этих преобразований графические редакторы предоставляют пользователю специальные инструментальные палитры в виде диалоговых окон с различными панелями (наборами) инструментов, указанных пиктограммами. Так в редакторе Adobe Photoshop 4.0 имеется 10 таких палитр. Основное отличие палитр от обычных диалоговых окон ОС Windows — возможность перекомпоновки рабочей среды пользователем путем перемещения палитр на экране и монтирования новых палитр.

Рассмотрим теперь графические редакторы, применяемые для работы с векторной графикой, когда изображение — чертеж, схема, диаграмма, но не рисунок. Наиболее известными из таких редакторов являются Adobe Illustrator 7.0 (по-видимому, самый лучший);

Macromedia Freehand 8.0, имеющий дружественный интерфейс и рекомендуемый для начинающих пользователей, и Corel Draw (версии от 5.0 до 8.0), исторически применяемый в компьютерах IBM PC, — очень богатый по своим возможностям и позволяющий создавать изображения, подобные художественным, однако более сложный в изучении и использовании и с менее удобным пользовательским интерфейсом, чем первые два редактора. В последнее время Corel Draw применяется меньше, поскольку редакторы Adobe Illustrator и Macromedia Freehand стали шире использоваться и в компьютерах IBM PC.

Элементами векторной графики в графических редакторах служат линии, контуры, объекты. Эти элементы можно группировать, комбинировать, объединять, заливать различными способами, используя многочисленные меню и инструменты, обычно кодируемые пиктограммами. Вместе с рисунками можно создавать и тексты, причем не только строчные, но и фигурные, расположенные вдоль заданных кривых или в заданных контурах. Можно также видоизменять символы и шрифты, создавая необычные надписи, обладающие художественной выразительностью, например логотипы (краткие наименования) предприятий и фирменные стили для использования в объявлениях, рекламах, проспектах, а также для создания оригинальных электронных документов и Web-страниц в сети Internet. Отметим еще, что растровые изображения можно преобразовывать в векторные, а затем дорабатывать, улучшать с помощью редакторов векторной графики и, наоборот, векторные изображения преобразовывать в растровые с целью последующего редактирования, улучшения с помощью, например, такого мощного средства, как фильтры редактора Photoshop.


Одним из перспективных приложений средств компьютерной графики становятся в последнее время настольные типографии (desktop publisher) для печати малотиражных изданий, реклам, извещений, объявлений, листовок, а также настольные издательские системы, применяемые для оформления (верстки) документов, предназначенных для полиграфических изданий. Наиболее известными из настольных издательских систем являются QuarkXPress и PageMaker. Процесс верстки документа состоит в оформлении текста и взаимного расположения текста и иллюстраций на основе оконной технологии.

Цель верстки — создание оригинал-макета, пригодного для последующего размножения документа полиграфическими средствами. Работа с настольными издательскими системами является объектно-ориентированной, объектами работы служат блоки текста, рисунки и стандартные элементы оформления (линии, рамки и т.п.), причем блоки текста и рисунки могут быть подготовлены заранее с помощью текстовых и графических редакторов. Пользователю настольной издательской системы предоставляется набор действий, оформленных как меню, панель инструментов, панель размеров и панель макета документа. Для хранения наборов объектов, созданных пользователями, имеются библиотеки, которые можно пополнять в ходе работы. Из библиотек можно извлекать копии текстовых и графических объектов, используемых в верстке. Имеется также широкий набор средств для работы с цветом.

Тема11.Технологии создания и обработки мультимедийных презентаций Технология мультимедиа (лат. multi – «много», media – «среда») – способ представления информации в компьютере с возможностью одновременного использования текста, графики, звука, видео и анимационных эффектов.

Технология мультимедиа предъявляет повышенные требования к качеству и возможностям устройств компьютера (звуковая плата, видеоплата, монитор, жёсткий диск, оперативная память и т.д.). Для создания и просмотра мультимедийных продуктов вам скорее всего потребуются такие периферийные устройства, как акустическая система или наушники, MIDI-клавиатура или синтезатор, дисководы CD и DVD, проектор.

Программная составляющая технологии мультимедиа представлена сегодня большим числом средств просмотра рисунков, звукозаписи, воспроизведения звука и видео. Многие программные продукты являются мультимедийными по своему предназначению:

компьютерные энциклопедии, учебники, игры. Особая категория мультимедийных документов это - презентации.

Компьютерная презентация (англ. presentation – «представление») – это электронный документ в виде упорядоченного и связанного набора отдельных кадров (слайдов), выполненных в технологии мультимедиа.

Компьютерные презентации имеют широкое распространение в современном информационном поле деятельности человека: это и сфера рекламы в бизнесе (проведение рекламных акций и выставок), и сфера административного управления (проведения совещаний и конференций), и сфера образования (учебные слайд-фильмы).

Предшественниками компьютерных презентаций в прошлом можно назвать диафильмы и слайд-фильмы, но они, конечно, сильно проигрывали в привлекательности из-за невозможности использовать видео, звуковые и анимационные эффекты.

Презентации могут быть интерактивными (содержать элементы управления) и непрерывными с линейной (последовательной) структурой. (Примеры И.Г. Семакина) Для создания и демонстрации презентаций наиболее распространёнными программными средствами сегодня являются: Macromedia Director, Adobe Captivate, Photodex ProShow, ProShow Producer, приложения в составе пакета MS Office - PowerPoint и пакета OpenOffice.org - Impress.

Наши практические работы предполагают их выполнение в PowerPoint и Impress.

Интерфейсы этих двух редакторов очень схожи:

MS Office PowerPoint:

Строка заголовка 1.

Строка меню 2.

Панель инструментов 3.

Панель слайдов 4.

Панель задач 5.

Рабочая область - слайд 6.

Переключатели режимов 7.

Панель рисования 8.

Строка состояния 9.

OpenOffice.org Impress Создание презентации желательно начинать с разработки её проекта, который в общем виде показан на схеме:

Следует продумать, сколько потребуется кадров, какие они будут и о чём, в какой последовательности они будут сменять друг друга и т. д. Конечно, всего сразу не предусмотреть, проект всегда дорабатывается на практике, но общее представление о будущей презентации должно сложиться до начала практической работы.

Самостоятельным объектом презентации является кадр. Каждый кадр разрабатывается отдельно, но с учётом смысловой взаимосвязи и единого стиля оформления – дизайна задуманного проекта. В свою очередь, кадр составляют стандартные мультимедийные объекты: текст, рисунок, звук, видеоклип, анимационные эффекты, а также элементы управления. Порядок создания отдельного кадра презентации включает следующие шаги:

Вставка текста.

Вставка рисунков.

Подбор фона.

Настройка анимации текста и рисунков.

Вставка звука и видео.

Вставка и настройка элементов управления (кнопок и гиперссылок).

При выборе фона кадра нужно иметь в виду, что он должен быть единым для всей презентации. С этой целью используют имеющиеся шаблоны фона или его готовят самостоятельно. Перед вставкой рисунков, звука и видео их надо оптимизировать (уменьшить размер и подобрать оптимальный формат). Желательно, чтобы имена внедряемых файлов состояли из букв латинского алфавита. При использовании эффектов анимации следует руководствоваться чувством меры и целесообразности.

При запуске MS PowerPoint и Impress предлагается выбрать способ создания презентации с помощью шаблона содержания и с использованием шаблона оформления, которые ускоряют создание презентации. Однако эти способы сильно ограничивают творчество и самостоятельность и не дают в полной мере оценить возможности редактора. Если вам хочется проявить свои творческие способности, выбирайте "пустую презентацию" без шаблонов.

Информация в рабочей области среды может отображаться в одном из следующих режимов:

MS Power Point Impress 1. Обычный режим (редактирование 1. Режим рисования (редактирование отдельного слайда, создание заметок, отдельного слайда).

редактирование структуры). 2. Режим структуры.

2. Режим сортировщика слайдов. 3. Режим примечаний.

3. Показ слайдов. 4. Режим тезисов.

5. Сортировщик слайдов.

Неотъемлемой составляющей мультимедиа-технологии является обработка звуковой информации, которая получила бурное развитие с начала 90-х годов XX века.

Современные мультимедийные программные средства создания презентаций обязательно оснащены инструментами для работы со звуком. Это даёт возможность пользователю создавать более привлекательный программный продукт, расширяет возможности его применения. Для того, чтобы грамотно использовать такую возможность, необходимо представлять себе принципы обработки звука в современном компьютере.

Звук – это явление аналогового (непрерывного) характера. Колебания воздуха вызывают звуковые волны, которые могут быть представлены графиком в виде синусоиды. Но для представления звука в ПК исходный непрерывный звуковой сигнал надо разбить на части, чтобы закодировать - оцифровать. Чем мельче частицы (больше разбиений), тем точнее передача звука, меньше потери его качества (хотя полностью этого избежать нельзя).

Качество кодирования определяется частотой дискретизации и уровнем кодирования.

Частота дискретизации – это количество измерений уровня сигнала в единицу времени (секунду). Она может находиться в пределах от 8000 до 48000, то есть от 8 до 48 Кгц. При частоте 8 Кгц качество цифрового звука сравнимо со звуком радиотрансляции, а при 44, КГц (48 Кгц) – со звуком аудио CD.

Одновременно с временной дискретизацией (частотой) выполняется и амплитудная, то есть измерение значений амплитуды и их представление в виде чисел с определенной точностью (квантование). Эта величина называется уровнем кодирования звука и обычно составляет 16 бит, то есть каждому значению амплитуды звуковой волны соответствует двоичное число в 16 разрядов.

При оцифровке звука возможны моно- и стереорежимы. Получаемый поток двоичных чисел, описывающий звуковой сигнал, называют импульсно-кодовой модуляцией или ИКМ (PCM - Pulse Code Modulation). Такое преобразование звука происходит в аудиоадаптерах (звуковых картах), специальных устройствах расширения, которыми нужно оснастить аппаратную составляющую мультимедиа. Будучи преобразован в цифровую форму, звуковой сигнал "застывает" - в этом виде он уже не подвержен изменениям при хранении и копировании, как обычная аналоговая запись. Если с цифровым звуковым сигналом обращаться аккуратно - его можно хранить вечно и копировать любое число раз без какой-либо потери качества. Сам цифровой звук и всё, связанное с ним, принято обозначать общим термином Digital Audio.

Для управления обработкой звука мультимедиа-технология оснащается и соответствующим ПО. Стандартным звуковым программным набором системной среды Windows являются приложения:

1. Программа «Звукозапись» - это цифровой магнитофон, который позволяет записывать звук в виде файла с расширением wav (англ. wave – волна). Программа может редактировать, микшировать (накладывать) и воспроизводить звук. Можно выбирать режим двоичного кодирования – моно/стерео, частоту дискретизации, уровень.

2. Программа «Универсальный проигрыватель» обеспечивает воспроизведение звука, видео, анимационных файлов.

3. Программа «Лазерный проигрыватель» служит для воспроизведения аудио CD.

4. Программа «Регулятор громкости» служит для настройки параметров воспроизведения звука.

Кроме того, существует множество прикладных программ различного предназначения для обработки звука. Это, прежде всего, всевозможные музыкальные редакторы, которые предоставляют широкие возможности по созданию и редактированию звуковых файлов.

Звуковые файлы, как и файлы изображений, имеют свои форматы. Среди них наиболее распространены следующие:

wav - стандартный формат звуковых файлов в компьютерах IBM PC;

1.

mid – MIDI-файл;

2.

raw - формат так называемой "чистой оцифровки";

3.

voc и cmf - форматы представления звука от фирмы Creative (voc – формат 4.

оцифрованного звука, cmf -формат нотных партитур и параметров инструментов для синтезаторов OPL3);

5. mod - распространенный формат, содержит оцифровки инструментов и партитуру для них;

6. stm (s3m) - формат Scream Tracker, сопоставимый с форматом mod;

7. aiff - формат звуковых файлов в компьютерах Apple Macintosh.

Для преобразования звукового файла из одного формата в другой используются специальные программы-конверторы (MP3 Compressor, XING MPEG Encoder, и другие).

Такое преобразование – частая операция при работе с цифровым звуком. При этом возможно ухудшение его качества из-за уменьшения разрядности уровня кодирования, передискретизации или сжатия звука.

Используя цифровой звук в своей деятельности, пользователь должен знать, что соответствующие файлы имеют очень большие размеры: 3-х минутная стереозапись «весит» около 30 Mb. Это привело к разработке различных методов сжатия цифрового звука. Все они используют приём, при котором из звукового сигнала удаляется информация, малозаметная для слуха. В результате, несмотря на изменения, слуховое восприятие получаемого звукового сигнала практически не меняется, а степень сжатия оправдывает незначительную потерю качества. В настоящее время широко распространена группа методов сжатия звука Audio MPEG, созданная Экспертной Группой по обработке движущихся изображений (MPEG - Moving Pictures Experts Group).

Методы Audio MPEG существуют в виде нескольких типов, среди которых наиболее распространён MPEG-1 Layer 3, файлы которого имеют расширение mp3. Audio MPEG разработан для воспроизведения сжатого звука в реальном времени при помощи аппаратного или программного проигрывателя (WinPlay, WinAmp, MacAmp и другие).

Audio MPEG используется в аудио CD, DVD, компьютерных звуковых системах, цифровом радио/телевидении и других системах массовой передачи звука.

Существуют уже и программы распознавания речи, позволяющие управлять ПК с помощью голоса.

Тема12-14. Модели данных. Система управления базами данных (СУБД) База данных – это информационная модель, позволяющая упорядоченно хранить данные о группе объектов, обладающих одинаковым набором свойств.

Программное обеспечение, предназначенное для работы с базами данных, называется система управления базами данных (СУБД). СУБД используются для упорядоченного хранения и обработки больших объемов информации.

СУБД организует хранение информации таким образом, чтобы ее было удобно:

просматривать, пополнять, изменять, искать нужные сведения, делать любые выборки, осуществлять сортировку в любом порядке.

Классификация баз данных:

1. По характеру хранимой информации:

— Фактографические (картотеки), — Документальные (архивы) 2. По способу хранения данных:

— Централизованные (хранятся на одном компьютере), — Распределенные (используются в локальных и глобальных компьютерных сетях).

3. По структуре организации данных:

— Табличные (реляционные), — Иерархические, Информация в базах данных структурирована на отдельные записи, которыми называют группу связанных между собой элементов данных. Характер связи между записями определяет два основных типа организации баз данных: иерархический и реляционный.

В иерархической базе данных записи упорядочиваются в определенную последовательность, как ступеньки лестницы, и поиск данных может осуществляться последовательным «спуском» со ступени на ступень. Иерархическая база данных по своей структуре соответствует структуре иерархической файловой системы.

Реляционная база данных, по сути, представляет собой двумерную таблицу.

Столбцы таблицы называются полями: каждое поле характеризуется своим именем и топом данных. Поле БД – это столбец таблицы, содержащий значения определенного свойства.

В реляционной БД используются четыре основных типов полей:

Числовой, Символьный (слова, тексты, коды и т.д.), Дата (календарные даты в форме «день/месяц/год»), Логический (принимает два значения: «да» - «нет» или «истина» - «ложь»).

Строки таблицы являются записями об объекте. Запись БД – это строка таблицы, содержащая набор значения определенного свойства, размещенный в полях базы данных.

Системы управления базами данных позволяют объединять большие объемы информации и обрабатывать их, сортировать, делать выборки по определенным критериям и т. п.

Современные СУБД дают возможность включать в них не только текстовую и графическую информацию, но и звуковые фрагменты и даже видеоклипы.

Простота использования СУБД позволяет создавать новые базы данных, не прибегая к программированию, а пользуясь только встроенными функциями. СУБД обеспечивают правильность, полноту и непротиворечивость данных, а также удобный доступ к ним.

Популярные СУБД - FoxPro, Access for Windows, Paradox. Для менее сложных применений вместо СУБД используются информационно-поисковые системы (ИПС), которые выполняют следующие функции:

хранение большого объема информации;

быстрый поиск требуемой информации;

добавление, удаление и изменение хранимой информации;

вывод ее в удобном для человека виде.

Тема 16. Понятие модели.

Сущность метода моделирования.

Основные типы моделей.

Модель - упрощенное представление о реальном объекте, процессе или явлении.

Модель - это, как правило, искусственно созданный объект в виде схемы, математических формул, физической конструкции, наборов данных и алгоритмов их обработки и т.п.

Модель воспроизводит в специально оговоренном виде строение и свойства исследуемого объекта. Исследуемый объект, по отношению к которому изготавливается модель, называется оригиналом, образцом, прототипом.

Модель - это объект, используемый вместо другого объекта с какой-то целью.

Моделирование — это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей.

Каждый объект имеет большое количество различных свойств. В процессе построения модели выделяются главные, наиболее существенные, свойства. Так, модель самолета должна иметь геометрическое подобие оригиналу, модель атома — правильно отражать физические взаимодействия, архитектурный макет города – ландшафт и т.д.

Модель — это некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса.

Цели моделирования.

понять сущность изучаемого объекта, 1.

научиться управлять объектом и определять наилучшие способы управления, 2.

прогнозировать прямые или косвенные последствия, 3.

решать прикладные задачи.

4.

Разные науки исследуют объекты и процессы под разным углом зрения и строят различные типы моделей. В физике изучаются процессы взаимодействия и движения объектов, в химии — их внутреннее строение, в биологии — поведение живых организмов и т.д.

Возьмем в качестве примера человека, в разных науках он исследуется в рамках различных моделей. В рамках механики его можно рассматривать как материальную точку, в химии — как объект, состоящий из различных химических веществ, в биологии — как систему, стремящуюся к самосохранению и т.д.

С другой стороны, разные объекты могут описываться одной моделью. Так, в механике различные материальные тела (от планеты до песчинки) могут рассматриваться как материальные точки.

Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью.

Классификация моделей Основные признаки классификации моделей:

Область использования;

1.

Учет в модели временного фактора (динамики);

2.

Отрасль знаний;

3.

Способ представления моделей.

4.

1. Классификация по области использования Модели Научно Учебные Опытные Игровые Имитационные технические Тренажеры, Модели Синхрофазотрон, Деловые, Новое наглядные корабля, прибор, военные, лекарство пособия, машины (для имитирующий экономические, испытывают обучающие исследования разряд молнии спортивные на мышах, программы будущих игры, чтобы выявить характеристик) побочные явления, уточнить дозировки Опытные модели — это уменьшенные или увеличенные копии проектируемого объекта.

Их называют также натурными и используют для исследования объекта и прогнозирования его будущих характеристик.

Научно-технические модели создают для исследования процессов и явлений.

Имитационные модели не просто отражают реальность с той или иной степенью точности, а имитируют ее. Эксперимент либо многократно повторяется, чтобы изучить и оценить последствия каких-либо действий на реальную обстановку, либо проводится одновременно со многими другими похожими объектами, но поставленными в разные условия. Подобный метод выбора правильного решения называется методом проб и ошибок.

2. Классификация с учетом фактора времени: статическая и динамическая модели.

Статическая модель — это как бы одномоментный срез информации по объекту.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.