Transcript pamięci zewnętrzne

Technologia informacyjna
PWSW
Komputer PC
Wykład 2
Historia komputera










abakus - liczydło mechaniczne - 5000 lat temu w Babilonie - rozpowszechnione
w Chinach, Japonii, Rzymie, stosowane do dziś w Chinach, Japonii,
mechaniczny arytmometr - 1623 Wilhelm Schnickard, 1552 Blaise Pascal,
arytmometr z dzieleniem i mnożeniem - Leibnitz
maszyna analityczna - Charles Babbage, Georg Scheutz 1840 - podobna do
współczesnych komputerów - wczytywanie i zapamiętywanie danych,
przetwarzanie i zapamiętywanie wyników,
tabulator Holleritha 1880 - karty dziurkowane - spis w USA (6 tygodni zamiast
6 lat) - Hollerith założył IBM w 1924 r.
ENIAC - USA - na potrzeby armii - lampy elektronowe - duża powierzchnia
150m3, 50kW, 10000 operacji /s, lata 1942-48,
pierwszy seryjny komputer IBM - 1948,
tranzystory w latach 60-tych - 1956 MIT (Massachussets)
układy scalone - LSI (Large Scale of Integration) - kilkadziesiąt elementów w
kostce, - duże maszyny, IBM, Odra, RIAD
mikroelektronika - VLSI (Very Large Scale of Integration), ULSI (Ultra Large...)
- dziesiątki tysięcy tranzystorów - Pentium 3 do 4 milionów
Rozwój komputerów osobistych (Personal Computer) powszechnego użytku:
APPLE - Steve Jobs, Steve Wozniak - pierwszy komputer popularny
współpracujący z domowym telewizorem, cena 900$
ZX80, ZX81, ZX Spectrum, Atari - koniec lat 70
IBM 1981 - komputer osobisty IBM PC - od tego czasu datuje się
standard i nie tylko IBM ale też inne firmy podjęły jego produkcję i
rozwój
Rozróżnia się generacje komputerów:
 I - lampowe
 II - tranzystorowe
 III - na układach scalonych
 IV - na układach VLSI (ULSI)
 V - ???? komputery sztucznej inteligencji,
komputery kwantowe, nadprzewodnictwo
PODSTAWY INFORMATYKI
Ogólne wiadomości o komputerach
Pojęcia podstawowe
Nauka o komputerach i metodach ich użytkowania
sprzęt (ang. hardware)
oprogramowanie
(ang. software)
automat
cyfrowy
elektroniczny
analogowy (zegarek tradycyjny)
Inne (optyczne, pneumatyczne,
hydrauliczne
Typoszereg komputerów PC
Historia komputera PC związana jest z rozwojem
technologii procesora oraz opartych na tym
restrukturyzacjach architektury płyty głównej.
•
•
•
•
•
•
•
PC XT - procesor Intel 8088
PC AT - procesor Intel 80286
PC 386 (SX, DX, DX2, DX4)procesor Intel 80386
PC 486 (SX, DX, DX2, DX4)- procesor Intel 80486
PC PENTIUM - procesor Intel 80586
Pentium PRO, Pentium II, II, IV, Xeon
I3, I5, I7 wielordzeniowe
1978/79
1982
1985
1989
1993
1996+
2005+
W skład komputera PC wchodzą:
• jednostka centralna w obudowie – płyta główna elektronika (także mechanika np. wentylator, napędy
dyskowe), układy zasilania, przetwarzania, przesyłu
i gromadzenia informacji
• klawiatura - konsola, urządzenie wejścia
• monitor - konsola, urządzenie wyjścia
• inne urządzenia zewnętrzne (pamięć zewnętrzna,
drukarka, mysz, modem itp.)
Struktura wewnętrzna komputera
Jednostka centralna
 płyta główna
• mikroprocesor (+radiator+cooler)
• chipset - układy wspomagające pracę procesora
• magistrala – “tory” przepływu informacji, połączenie procesora pamięci i
urządzeń zewnętrznych
• pamięć RAM (elektroniczna, nietrwała – 512 MB lub więcej 1, 2, 4
•
•
•
•
GB)
pamięć ROM - BIOS
pamięć podręczna - cache
zegar kwarcowy taktujący pracę procesora
gniazda rozszerzeń +karty rozszerzeń (graficzna, dźwiękowa, sieciowa i
inne)
 zasilacz + wentylator, głośnik , obudowa
 pamięci “zewnętrzne”- twałe
• stacje dysków elastycznych
• dysk twardy
• CD-ROM (CD-R, CD-RW, DVD, pendrive - flash)
Procesor
zegar
Pamięć
operacyjna
PaO
magistrala
monitor
dysk dyskietka CD-ROM
drukarka
......... inne
pamięci zewnętrzne
modem
MIKROPROCESOR (CPU), serce i mózg
komputera - układ scalony wysokiej skali
integracji.
Podstawowe funkcje mikroprocesora:
• operacje arytmetyczno-logiczne (ALU)
• zapamiętywanie informacji - danych, rozkazów,
adresów (rejestry)
• pobieranie i wysyłanie informacji (układy sterowania)
Mikroprocesor ( chip, JAL, CPU Central Processing Unit)
długość słowa komputerowego
- 16, 24, 32, 64-bitowe
szybkość przetwarzania - częstotliwość taktowania pracy
zegar 200 600 800 MHz... 3 GHz
- 200  800 MIPS (miliony operacji na sec)
rodzina mikroprocesorów Intel-a:
od Intel 8086 (88) XT
- 8b
do I-3 I-4 I-7 dwu i 4 rdzeniowe, 64-bitowe
Inne rodziny: Duron
Motorola
Athlon Celeron(Intel)
Pamięć operacyjna PaO (ang. memory) – organizacja bajtowa
k o m ó rk a p a m ię c i
0
1
2
N
przechowuje obiekty  dane, programy 
idea von Neumanna
a d re s k o m ó rk i
cechy:
pojemność pamięci
szybkość
– liczba komórek (bajtów 32, 256, 512 MB)
– czas dostępu [nsec]
podział:
ROM (EPROM)
RAM
- stała
- operacyjna
ulotna
Urządzenia zewnętrzne
 konsola użytkownika monitor + klawiatura +
myszka
 pamięci zewnętrzne (dyski)
– trwały zapis
– duża ilość informacji
–  1000x i więcej wolniejsza od PaO (RAM-u)
– przedłużenie PaO (RAM-u)
PAMIĘCI ZEWNĘTRZNE –TRWAŁE
DYSK ELASTYCZNY dyskietka magnetyczna (floppy disk drive - FDD) obsługują dyskietki 3,5calowe, wolny, mała pojemność
3,5 " - 1,44 MB pojemności – odszedł do historii
DYSK TWARDY (hard disk - HDD) jest umieszczony na stałe w obudowie, ma
pojemność wielokrotnie większą od dyskietki (obecnie standard ok. 400GB).
Zasada zapisu jest podobna jak dla dyskietek, dysk twardy składa się z krążków
(cylindrów) pokrytych nośnikiem magnetycznym. Informację odczytują głowice
magnetyczne. Średnia szybkość odczyt/zapis 100-150 MB/s
DYSK OPTYCZNY
CDROM, CDRW, DVD
Pojemność standardowa CD: 800 MB
Najszybsze obecnie napędy na rynku pracują z prędkością dochodzącą
do 8 MB/s. Technologia DVD umożliwia zapis jeszcze większej ilości
danych. W zależności od typu płyty DVD pojemność nośnika wynosi od
4,7 GB do nawet 18 GB!!!
BlueRay
PAMIĘCI FLASH – pendrive – 1 do ok. 16 GB i rośnie ) 64 GB
dyski SSD – szybkie (ok. 500MB/s), ciche, pojemności rosną
Monitor – CRT, LCD
urządzenie wyjściowe, które współpracuje
z odpowiednią kartą graficzną (monochromatyczną,
kolorową). Istotnym parametrem jest rozdzielczość
monitora związana z gęstością sieci punktów
świetlnych (pixeli) ekranu, z których składa się obraz.
Przykładowo karta VGA ma rozdzielczość
maksymalną 800 na 600 punktów, zaś karta SVGA
1024 na 768 punktów i 256 kolorów lub więcej (16 tys.,
16,7 mln) 1920×1080 pikseli (HD)
Monitor może pracować w trybie:
tekstowym (znakowym), standardowo w układzie 25
wierszy po 80 znaków w wierszu, z obecnym na
ekranie kursorem pozycjonującym tekst,
graficznym, gdzie podstawową jednostką obrazu jest
pixel.
Klawiatura
jest urządzeniem wejściowym, posiadającym następujące
grupy klawiszy:
blok centralny - klawisze literowe, znaków
interpunkcyjnych i specjalnych oraz:
ENTER - klawisz akceptacji, zakończenie wprowadzania
danych, powrót kursora i zmiana wiersza,
SPACE - klawisz odstępu, znak pusty,
TAB
- klawisz tabulacji, czyli kolumnowania tekstu,
SHIFT, ALT, CTRL - modyfikujące,
CapsLock
- zablokowanie wielkich liter BS 
(Backspace) - usuwający znak na lewo od kursora,
Esc
- zazwyczaj powodujący cofnięcie decyzji lub przerwanie
operacji,
F1 do F12
- klawisze funkcyjne o działaniu zależnym od
programu.
ścieżka nawigacyjna
strzałki przemieszczania kursora
   ,
Page Up
- strona w górę,
Page Down - strona w dół,
Home
- początek,
End
- koniec,
Insert
- wstaw, przełącznik trybu wstawianie 
zastępowanie edytorach tekstu,
Delete
- kasowanie znaku w miejscu kursora,
klawisze specjalne:
Print Screen - wydruk zawartości ekranu na drukarce,
Scroll Lock - zablokowanie przewijania tekstu na ekranie,
Pause - zatrzymanie niektórych programów (np. wyświetlania
dłuższego tekstu).
ścieżka numeryczna
• zawiera powtórzone klawisze nawigacyjne, cyfry, podstawowe
działania arytmetyczne oraz klawisz ENTER - w układzie
zbliżonym do kalkulatora - a także klawisz NumLock blokujący
znaczenie cyfrowe klawiszy (zapala się dioda kontrolna). Przy
zgaszonej diodzie klawisze mają znaczenie nawigacyjne.
Niektóre kombinacje klawiszy mają działanie specjalne:
– CRTL+ALT+Delete – dostęp do kontroli zawieszonych
programów, informacji o wydajności
– CTRL+Break - przerywa działanie operacji (wyświetlania
tekstów, wykonania programów itp.)
Inne urządzenia zewnętrzne:








mysz
drukarka – igłowa, atramentowa, laserowa
skaner
ploter
multimedia
modem, faxmodem
UPS
inne - zabawowe (ale nie tylko) joystick, digitizer (touch tablet)
Ogólne zasady działania komputera
• Układy liczbowe
Funkcjonowanie komputera opiera się na działaniach
liczbowych przy czym jako układ podstawowy zapisu
liczb przyjęto układ binarny (dwójkowy) ze względu
na łatwość interpretacji stanu napięciowego elementu
elektronicznego (stan jakościowy jest prostszy w
detekcji od stanu ilościowego).
• Informacja (liczba) przechowywana jest w rejestrze
(komórce pamięci) mikroprocesora lub w komórce
pamięci
w
zapisie
binarnym
pozycyjnym
(dwójkowym), np. z wykorzystaniem 8-miu bitów (lub
wielokrotności 8).
Komputer - elektroniczny automat cyfrowy
Funkcje:
- zapamiętywanie informacji
- przetwarzanie informacji
Automat uniwersalny (nie specjalistyczny)
- wykonuje przetwarzanie różnego rodzaju informacji
- gromadzi informacje różnego rodzaju
Przekazywane w postaci programu
Rodzaje informacji w komputerze
dane
•numeryczne
•tekstowe
•multimedialne
(graficzne, dźwiękowe)
program
(sposób przetwarzania danych)
•binarny (w języku komputerowym)
•tekstowy (w języku programowania)
postać binarna (cyfrowa)
b0, b1, b2, b3....b7 = b0.27+b1.26+ ... + b6.21 + b7.20
Przykładowo zapis liczby w układzie dwójkowym
8-miobitowym:
0 1 0 0 0 1 0 1  26 + 22 + 20 = 64 + 4 + 1 = 6910
7
6 5
4
3 2 1 0
Bit (binary digit) to podstawowa jednostka informacji - stan
elementu 0 lub 1.
bit
- dwie wartości - 0 lub 1
•
•
•
•
•
tranzystor (dioda) napięcie - prąd
element optyczny
element magnetyczny
element ferromagnetyczny
papier - otwór
Każdą liczbę można przedstawić w postaci ciągu bitów. Grupa 8 bitów
nazwana bajtem (1 B) daje możliwość zapisu 256 liczb naturalnych
jednostki informacji (wg. rozmiaru):
bit - 0 lub 1
bajt (B) - 8 bitów
kilobajt (KB) - 1024 B
megabajt (MB) - 1024 KB
gigabajt (GB) - 1024 MB
Słowo komputerowe to ciąg bitów o określonej długości. Komputery mogą
być 8-bitowe, 16-bitowe (2x8 lub 16), 32-bitowe itd. Słowo komputerowe
może mieć różne znaczenia informacyjne - może reprezentować liczbę,
znak, rozkaz.
Ciągi liczbowe w układzie binarnym są niewygodne i stąd przyjął się ich
zapis w postaci przeliczonej na układ szesnastkowy
(heksadecymalny). W układzie tym używa się cyfr:
0123456789ABCDEF
Np.:
00000011
310
3h
00001010
1010
Ah
00001111
1510
Fh
11111111
25510
15*16+15*1
FFh
1111111111
102410-1
3FFh
11111111111111111111
1MB-1B
1KB-1B
1024*102410-1 FFFFFh
Litera “h” po liczbie oznacza układ heksadecymalny.
WARTOŚCI NUMERYCZNE - LICZBY
•zapis stałopozycyjny
b0, b1, b2, b3....b15
znak
00
1<0
wartość - zapis uzupełnieniowy do dwóch
0
<0
b1.214+b2.213+ ... + b14.21 + b15.20
inaczej
cechy:
+ proste, szybkie operacje
+ zupełna dokładność ( w ramach zakresu)
- mały zakres - 16 bitów [-32768 do 32767]
- tylko wartości całkowite
•zapis zmiennopozycyjny
b0, b1 ... b7, b8, b9 ... b47
c- cecha
m2
c
m - mantysa
cechy
+ duży zakres 48 bitów  1,7 . 1038
1
_ = 1• 2-1
+ także wartości ułamkowe, np..
2
- ograniczona dokładność
48 bitów  2,9 10-39
Znaki alfanumeryczne
– Graficzne:
inne znaki
a...z, A....Z, + - . / \ * spacja,
– Sterujące (kontrolne) :ENTER, BACKSPACE,
DELETE
Znaki mają przyporządkowane kody według tablicy ASCII (ISO-7) , tzw. strona
podstawowa tablicy to 128 znaków o kodach 0-127, wymienne strony dodatkowe
(kody 128-255).
Identyfikacja znaków - tablica kodowa
kod ASCII
(ISO7) - American Standard Code for Information Interchange
0 31
32 126
127
- kontrolne
- numeryczne
- kontrolny
kod rozszerzony (8-bitowy) 128 255
strony dodatkowe, np. 852 (CE)
semigrafika i unikatowe
krajowe
greckie
cyrylica
•¬     
Ą Ę Ń Á Â Ă Ä Ç É Ë Í Î Đ áâăä

ЛЕДЩЫ
Schemat działania komputera
Działanie komputera opiera się na wykonywaniu:
kolejnych akcji danego programu, który zapisany jest w
postaci tzw. kodu maszynowego.
Kod maszynowy to specjalny skomplikowany język, którego
zasady zapisane są w ROM BIOS komputera, stałej pamięci
(tylko do odczytu). W BIOS znajdują się podstawowe
programy sterujące urządzeniami zewnętrznymi.
Złożone akcje programu składają się
z operacji elementarnych, do których należą:
• wysyłanie wartości do komórek pamięci
i pobieranie ich zawartości
• wykonywanie podstawowych operacji arytmetycznych
(dodawanie, odejmowanie, mnożenie, dzielenie)
• wykonywanie operacji testujących
• wykonywanie skoków programowych
• zarządzanie adresami komórek pamięci
• wysyłanie rozkazów do urządzeń zewnętrznych
Podział komputerów ze względu na wielkość
i zdolność obliczeniową:
• Małe komputery:
palmtop, pentop)
miniaturyzacja
(laptop,
notebook,
• Komputery osobiste typu IBM
• Inne komputery osobiste - Amiga, SUN, MacIntosh
• Stacje robocze (Workstations) - wysokowydajne
procesory w architekturze RISC, praca wielozadaniowa
(równoczesne wykonywanie wielu programów),
wieloprocesorowe.
• Duże komputery wielozadaniowe do
wyspecjalizowanych zadań naukowych - IBM, Cray
Dyskowy system plików
organizacja logiczna informacji
Prosta struktura systemu plików (file system)
Pamięci zewnętrzne oznacza się literami
z dwukropkiem
określenie pliku
nazwa pamięci : nazwa pliku
np.:
A: list_1.txt
C: turbo.exe
niedogodność - duża liczba plików
- nazwy nie mogą się powtarzać
Plik (ang. file)
- zbiór informacji o spójnym logicznie znaczeniu
- o nazwie (identyfikatorze) nadawanej przez autora lub
użytkownika
lista płac - zestaw nazwisk + kwot
pismo, list
program komputerowy
rysunek
Nazwa pliku  nazwa właściwa [.rozszerzenie]
zawartość pliku
typ (sposób zapisu informacji)
litery, cyfry, _, inne
Fizycznie  ciąg bajtów
w pamięci zewnętrznej (HD, FD, CD-ROM)
Np.:
list_1.txt
list_2.doc
lta_plac.98
lta_10_98.plc
read.me
lta_stud_1KDR.xls
Standardowe rozszerzenia:
sys - systemowe
com, exe, bat, dll - programy
doc (docx) – MS Word
txt - ASCII
bmp - rysunek
pas - j. Pascal
xls (xlsx) - arkusz MS Excel
Przykład:
1 znak tekstu
1B
1 wiersz tekstu
60B
1 strona A4 tekstu 25*60 = 1500B = 1,5KB
10 stron
15KB 1 plik
1 dyskietka 1,44MB 960 stron A4 = 10 książek (100 plików)
CD-ROM 600MB 4 000 książek ( 40 000 plików)
dysk 4GB
30 000 książek ( 300 000 plików)
Hierarchiczna (katalogowa, drzewiasta) struktura SP
Katalog (folder)
grupa plików
nazwana - jak plik (zwyczajowo bez
rozszerzenia)
o organizacji hierarchicznej (podkatalogi)
Zalety
- różne nazwy tylko w jednym katalogu
- wielu użytkowników - własne podkatalogi
- w danym momencie operujemy w zakresie jednego katalogu
Określenie położenia pliku - pełna nazwa
C:\LISTY\BRAT\b1_98.doc
dysk + ścieżka dojścia + nazwa pliku
Struktura oprogramowania (software)
systemowe
niezbędne podstawowe
wyposażenie komputera
usługowe
typowego przetwarzania
dostępne w handlu
użytkowe (własne)
opracowywane samodzielnie
na indywidualne zamówienia
Oprogramowanie systemowe:
program wprowadzający (ang. bootstrap) - w pamięci EPROM
system operacyjny - zarządzanie zasobami komputera:
- gospodarowanie czasem pracy komputera
- zarządzanie pamięcią operacyjną
- obsługa systemu plików w pamięciach zewnętrznych
- dialog z użytkownikiem
- współpraca z innymi komputerami
Systemy operacyjne
– DOS - środowisko tekstowe,
– Windows 3.x (3.1, 3.11 for WORKGROUPS)nakładka, system graficzny, 16-bitowy
– Windows 95, 98 2000, XP, VISTA, Windows 7(32bitowy lub 64-bitowy) WINDOWS8, graficzny
odmiany – Solaris, XWindows, MACWindows
– UNIX - znakowy, do zastosowań profesjonalnych
wiele dystrybucji
– NOVELL Netware - system sieciowy