La oss vurdere grensesnittet for interaksjon mellom to applikasjoner WEB-nettleser og WEB-server (siden disse applikasjonene vanligvis er plassert på forskjellige maskiner og følgelig på forskjellige programvare- og maskinvareplattformer, bruker vi begrepet maskinvare-programvaregrensesnitt).
Når du implementerer interaksjonsgrensesnittet for WEB-applikasjoner, brukes HTTP-protokollen (Hypertext Transfer Protocol), som er en protokoll på applikasjonsnivå og gir muligheten til å få tilgang til en rekke informasjon som ligger på WWW-World Wide Web. HTTP-protokollen har høyytelsesmekanismer for replikering av informasjon, uavhengig av type datapresentasjon. Protokollen er bygget ved hjelp av objektorientert teknologi og kan brukes til å løse ulike problemer, for eksempel å administrere distribuerte informasjonssystemer.
Muligheten til å lagre og presentere data i en rekke formater (bilder, video, lyd) gjør WWW med HTTP til et unikt middel for å være vert for informasjon.
For øyeblikket brukes HTTP-protokollen av WWW-systemet som en av hovedprotokollene. Ta dette i betraktning, la oss vurdere mer detaljert metodene for drift av HTTP-protokollen.
HTTP-protokollen lar deg få tilgang til informasjonsressurser og tjenester til WWW-servere. For å forene tilgangen til multifunksjonelle nettverksressurser, støtter WWW-servere et sett med grensesnitt som tillater struktureringsnivåer og metoder for tilgang til nettverksressurser. Faktisk er hvert av grensesnittene et nettverksobjekt med sine egne metoder og struktur. For å søke og vise informasjon som er lagt ut på WWW, brukes spesielle applikasjoner kalt nettlesere. Den koordinerte interaksjonen mellom objekter (klient og server) utgjør konseptet med et programvaregrensesnitt.
La oss vurdere komponentene i programvare-hardware-grensesnitt basert på applikasjonsnivåprotokoller.
URI (Uniform Resource Identifier, Resource Identifier), URL (Uniform Resource Locator, Resource Location), URN (Uniform Resource Name, Resource Name) - forskjellige aspekter ved å identifisere den samme tjenesten, definere type, tilgangsmetode og plassering av nettverksnoden , som inneholder en ressurs tilgjengelig via Internett. Denne tjenesten består av tre deler.
1) Ordning. Identifiserer typen tjeneste som tjenesten kan fås tilgang til, for eksempel en WWW-server.
2) Adresse. Identifiserer adressen (verten) til ressursen, for eksempel www.ripn.net.
3) Navn eller tilgangssti. Identifiserer hele banen til ressursen på den valgte verten som vi ønsker å bruke for å få tilgang til ressursen, for eksempel /home/images/image l.gif.
Readme.txt-filen som ligger på Microsofts nettsted (WWW-server) er for eksempel en ressurs med identifikatoren: http://www.microsoft.com/readme.txt. Dette betyr at HTTP-protokollen må brukes for å få tilgang til ressursen (tilgangsskjemaet er atskilt med et kolon ":" og indikerer navnet på protokollen som brukes), de neste to skråstrekene skiller serveradressen www.microsoft.com; og også) filnavn /readme.txt.
Vanligvis, når det refereres til datamaskinen som en ressurs er plassert på, brukes en URL eller URN, og når det refereres til hele ressursen (type, vert, bane), brukes en URI. Det er ingen feil å bruke en betegnelse i stedet for en annen, men det er viktig å forklare hva det betyr i sammenheng.
En URI kan inneholde ikke bare navnet på ressursen, men også parameterne som er nødvendige for å representere den. Ressursnavnet er atskilt fra parameterstrengen med tegnet "?". Parameterstrengen består av tegngrupper med en konstant struktur (tokens), atskilt med "&"-tegnet, hvert slikt symbol består av parameternavnet og dets verdi, atskilt med "="-tegnet, mellomromstegnet " " erstattes ved "+"-tegnet. Tokentegn som ikke er en del av ASCII-tegnsettet, erstattes med "%"-tegnet og den heksadesimale verdien til det tegnet. For den angitte ressursen er hele parameterstrengen en enkelt strengparameter, så typen, rekkefølgen eller unikheten til navnene på de individuelle strengparameterne er ikke signifikant. For eksempel:
http://www.exe.com/bm/scrshell.run?in=10&go=ok+and+ok&event=l&event=2
Denne URI-en inneholder 4 parametere, hvorav tre er numeriske og to av dem har samme navn. Analysen og parsingen av verdiene til individuelle parametere hviler utelukkende på URI, i dette eksemplet scrshell.run-ressursen.
HyperText Markup Language (HTML) er et språk for å beskrive informasjon som er lagret på WWW. HTML-filen kan inneholde spesielle koder som indikerer vedlagt grafikk-, video- eller lydinformasjon eller kjørbare koder for informasjonsvisningsmiljøet (nettleser - Java Script, Java). For Java og JavaScript representerer nettleserapplikasjonen operativsystemet eller miljøet de kjører i, og nettsiden er ressursen dedikert til å kjøre dem. Disse språkene bygger ikke en webside basert på brukerdata, men bruker den som en plattform for sine egne handlinger og brukerens handlinger. Når en nettleser får tilgang til denne filen, tolker den først informasjonen som er kodet i HTML-filen og presenterer deretter denne informasjonen for brukeren i en passende form.
Bokstavene "HT" i navnet til HTML-protokollen står for "HyperText" - det grunnleggende konseptet for å legge ut informasjon på WWW. HyperText-dokumenter inneholder spesielle koblinger kalt hyperkoblinger som er plassert i teksten i dokumentet. Hyperkoblinger lar brukeren ikke bare flytte fra en del av dette dokumentet til en annen, men også få tilgang til andre relaterte dokumenter som ligger på WWW.
Common Gateway Interface (CGI) er en WWW-utvidelsesstandard som lar WWW-servere kjøre programmer hvis argumenter kan spesifiseres av brukeren. CGI-grensesnittet forbedrer brukerens muligheter og lar ham kjøre programmer knyttet til en gitt webside, og gir dermed muligheten til å hente dynamisk informasjon fra WWW-serveren. For eksempel kan en bruker av en slik WWW-server få den nyeste værinformasjonen ved å kjøre et program som spør etter gjeldende værmelding fra databasen. CGI-grensesnittet fungerer hovedsakelig som en gateway mellom WWW-serveren og eksterne kjørbare programmer. Den mottar en forespørsel fra brukeren, sender den til et eksternt program, og returnerer deretter resultatene til brukeren gjennom en dynamisk konstruert webside. Samtidig kan de konstruerte nettsidene avvike radikalt fra hverandre, siden de er dannet i direkte avhengighet av parametere definert av brukeren.
CGI-grensesnittmekanismen er også universell og kan overføre data mellom alle WWW-servere. Siden CGI-grensesnittet er basert på kjørbare filer, er det ingen begrensninger på hvilken type program som skal kjøres i det. Programmet kan skrives på hvilket som helst av programmeringsspråkene som lar deg lage kjørbare moduler. Et CGI-program kan også skrives ved å bruke operativsystemets kommandospråk som Perl eller Shell.
For tiden er ASP-teknologi (Active Server Pages) mye brukt. I hovedsak representerer denne teknologien bruken av den samme CGI-standarden, bare på nivået av en objektorientert tilnærming til å bygge nettsider.
Kontrollspørsmål
1. Hvordan implementeres applikasjonsgrensesnitt?
2. Hva er hovedkomponentene i interaksjonsgrensesnittet med WEB-applikasjoner som eksempel?
3. Hvilke funksjoner implementerer CGI-grensesnittet?
Emne 13. Grensesnitt for informasjonsinteraksjon av programvareapplikasjoner. Grensesnitt for interaksjon av programvareapplikasjoner som bruker HTTP som eksempel. Overføring av forespørsler og svar.
La oss se på grensesnittet for interaksjon mellom programvareapplikasjoner som bruker HTTP som et eksempel.
Grensesnittet implementeres sekvensielt.
Det første trinnet er når HTTP-klienten (nettleseren) kobler til serveren. For å gjøre dette bruker den TCP/IP-protokollen, og tilkoblingen skjer på en TCP-port kjent for klienten. Det aksepterte HTTP-portnummeret er 80; andre TCP-porter er definert for andre tjenester.
Det andre trinnet er klientforespørselen: klienten sender en forespørselshode og muligens (avhengig av metoden) en forespørselsmeldingstekst. Overskriften må inneholde metode, URL og HTTP-versjon. Det kan være flere valgfrie felt som også gir serveren informasjon om hvordan forespørselen skal behandles.
Det tredje trinnet er serverresponsen, som består av en header (Response header), der serveren indikerer HTTP-versjonen og en statuskode som kan indikere et vellykket eller mislykket resultat og dets årsaker. Etter overskriften kommer svarteksten, atskilt fra overskriften med en blank linje.
Det fjerde trinnet er å bryte TCP/IP-forbindelsen.
Forespørselsoverskrift kan se slik ut:
FÅ /MyDoc.htm HTTP/1.1
Tilkobling: Keep-Alive
Vert: 212.54.196.226
Her: MyDoc.htm - navnet på det forespurte dokumentet; GET - forespørselstype; Vert - IP-adresse; Godta - dataformater "forstått" av klienten.
Forespørselsoverskriften nedenfor kommer fra dokumentet som inneholder skjemaet:
POST /Scripts/ReadData.pl HTTP/1.1
Henviser: http://212.54.196.226
Tilkobling: Hold i live
Brukeragent: Mozilla/3.0 (Win95; I)
Vert: 212.54.196.226
Godta: image/gif, image/x-bitmap,
Innholdstype: application/x-www-form-urlencoded
Innholdslengde: 38
Fornavn=Mary+Ann&Etternavn=Sylvester
Her: POST - metode for å overføre data fra skjemaet; Referer - adressen til nettsiden som brukeren gikk til dokumentet som inneholder skjemaet.; Innholdstype - kodingsmetode for overførte data; Innholdslengde - mengde overførte data (bytes); Fornavn, Etternavn - navn på skjemafelt; Mary+Ann, Sylvester - overførte verdier (mellomrommet er erstattet med et "+"-tegn).
Nettserveren svarer på nettleserens forespørsel ved å sende den en HTML-fil etterfulgt av en Response-overskrift.
En typisk svaroverskrift inneholder følgende data:
Server: Microsoft-IIS/4.0
Innholdstype: tekst/html
Set-Cookie: ASPSESSIONIDFFFYXKFR=ACMNFLJANKGBAMPBEGNGLEAB
(HTML-kode)
Denne overskriften genereres av serveren. Linjen "200 OK" er status for forespørselen. Hvis serveren ikke var i stand til å behandle forespørselen, ville den generere en feilmelding som "404 Object Not Found"; Innholdstype - innholdstype. Nettleseren viser dokumentet (tolker koden som HTML-kode, siden innholdstypen er tekst/html) og venter på at klienten ber om (ved å klikke på en hyperkobling) neste side på dette nettstedet eller gå til et annet nettsted. Hvis siden inneholder et bilde (for eksempel i jpeg-format), vil det sendes av webserveren til klienten sammen med en annen Response-header, hvor innholdstypen vil være image/jpeg. Set-Cookie - setter verdien av spesiell informasjon registrert på klientens datamaskin. Dette feltet lagrer gjeldende økt-ID.
La oss se på et eksempel og se nærmere på klientens HTTP-forespørsel. Det kan se slik ut:
POST http://localhost/ HTTP/1.1
Accept-Language: en
Proxy-tilkobling: Keep-Alive
paraml=l¶m2=2
Fra eksemplet kan du se at forespørselen begynner med ordet "POST". Dette ordet refererer til en metode for å sende data til serveren der ytterligere forespørselsdata (linjen "param1=1¶m2=2") sendes etter overskriften.
I HTML-dokumenter er dataoverføringsmetoden spesifisert i meldingssendingsskjemaet. For å motta denne forespørselen ble for eksempel følgende skjema brukt:
Som det fremgår av eksempelet, er parameterne skrevet i skjemaet
[parameter1 navn]=[parameter1 verdier]&[parameter2 navn]=[parameter2 verdier] & ...
Vi bruker ofte forespørselsmetoden – «GET». Faktisk er alle forespørsler som ikke krever sending av data - for eksempel en sideforespørsel - gjort på denne måten. La oss endre forespørselsskjemaet:
vi vil motta følgende HTTP-forespørsel:
FÅ http://localhost/?param1=1¶m2=2 HTTP/1.1
Godta: image/gif, image/x-xbitmap, image/jpeg, image/pjpeg, */*
Accept-Language: en
Brukeragent: Mozilla/4.0 (kompatibel; MSIE 6.0; Windows NT 5.0)
Proxy-tilkobling: Keep-Alive
Som du kan se, har linjen "paraml=l¶m2=2" flyttet seg høyere og er lagt til linjen "http://localhost/" etter "?" Det første ordet i HTTP-overskriften endret seg også, resten forble uendret.
Fordelen med GET-metoden er at du kan se i nettleserlinjen hvilke data som ble sendt. Ulempene inkluderer det faktum at lengden på data som sendes på denne måten (i motsetning til POST-metoden) er begrenset - noen servere, som noen nettlesere, har en grense for lengden på adressen til det forespurte dokumentet. Følgelig kan en adresse med en lang spørringsstreng enten avkortes, eller serveren vil returnere feilen "414 Request-URI Too Long".
Litteratur: 1 hoved., 2 hoved., 7 ekstra., 9 ekstra..
Kontrollspørsmål
1. Hvor mange trinn inkluderer appliover HTTP?
2. Hva er meningen med forespørselshodet i appliover HTTP?
3. Hva er meningen med Response-overskriften i appliover HTTP?
4. Hvordan er komponentene som implementerer brukergrensesnittet relatert til applikasjonsgrensesnittet via HTTP?
Egenskapene til maskinvaren avgjør maskinvare-programvare grensesnitt, som karakteriserer maskinvarefunksjonene og dataorganiseringen som er nødvendig og tilstrekkelig for programutvikling. Maskinvare-programvaregrensesnittet fanger opp all informasjonen programmerere trenger om maskinvaren som utgjør datamaskinen. Dette påvirker ikke noen aspekter av den interne organiseringen av datamaskinen: typen halvlederelementer, strømforsyningsspenning, design av kretskort osv. Helheten av egenskaper til maskinvare som er avgjørende for programutvikling, dvs. for programmerere, heter det Datamaskinarkitektur. Derfor vil vi bruke begrepene arkitektur og programvarekontrollert grensesnitt som synonymer, og forstå at et spesifikt programvare-hardware-grensesnitt tilsvarer en spesifikk arkitektur.
Som allerede nevnt, er programmering i form av et maskinvare-programvaregrensesnitt kun tilgjengelig for systemprogrammerere som lager programmer - drivere for å betjene eksterne enheter, programmer for å betjene lagringsenheter, bytte oppgaver, distribuere minne mellom oppgaver, etc., som sammen danne operativsystemet. Operativsystemet introduserer grensesnittet på neste nivå - API-( API – Bruk programgrensesnitt). API-en introduserer et system med operatører som brukes av programmerere til å utføre I/O-operasjoner og datalagring, distribuere enheter og minne mellom oppgaver, kontrollere datamaskinenheter og databehandlingsprosesser. Alle API-operatører implementeres gjennom operativsystemet, dvs. gjennom passende OS-programmer som tolker API-operatører til en sekvens av maskinvare-programvare-grensesnittkommandoer implementert av maskinvare. OS-programmer er en integrert del av maskinvare: det er OS-programmer som lager operatører (funksjoner) når det gjelder hvilke tjenesteprogrammer, verktøysystemer og applikasjonsprogrammer som kjøres.
Dermed fungerer maskinvaren og operativsystemet som et enkelt maskinvare- og programvarekompleks - en dataplattform som programvare på høyere nivå er bygget på, inkludert applikasjonsprogrammer som samhandler med maskinvaren gjennom et API.
Maskinvare-programvare grensesnitt PAI definerer funksjonene implementert av maskinvare. Disse funksjonene er vanligvis delt inn i følgende grupper:
sammensetning og form for representasjon av maskininformasjonsenheter;
typer data og presentasjonsformer;
dataadresseringsmetoder;
kommando system;
funksjoner for å representere tilstanden til enheter og prosesser.
De fire første funksjonene implementert av maskinvare genererer et datakommandosystem som etablerer operasjonskoder og regler for koding av adressene til operandene som er involvert i operasjonene. Kommandosekvensene som utgjør programmer er korrekte når kommandoene spesifiserer operasjoner på passende datatyper: heltall, booleaner, tegnstrenger, etc. Sammen med programmerbare funksjoner er datamaskindrift ledsaget av hendelser som oppstår med enhetens operasjonshastighet (fullføring av inngangs-/utgangsoperasjoner, feil i overførte data, etc.) eller under utførelse av kommandoer (feil operasjonskode, brudd på adresseringsregler , tilgang til beskyttede data og etc.). Under disse forholdene vil dataenheter, som reagerer på slutten av prosesser eller spesielle situasjoner når de utfører operasjoner foreskrevet av kommandoer, danne avbryte signaler. Disse signalene oppfattes av prosessoren, som gir overgang til spesielle programmer som behandler situasjoner som oppstår i driften av enheter og under programkjøring. På grunn av dette gir operativsystemet kontroll over enheter og programkjøringsprosesser og kombinerer maskinvare og programvare til et enkelt maskinvare- og programvarekompleks.
Det store flertallet av for tiden brukte arkitekturer tilhører klassen prosessororientert(prosessorsenter). I dette tilfellet opprettes et spesifikt programvare- og maskinvaregrensesnitt for hver arkitektur, som genererer et unikt system med kommandoer implementert av datamaskinens operativsystem. Dette betyr at for hver prosessor og system av eksterne enheter opprettes et spesifikt operativsystem, som fungerer som grunnlaget for å skrive applikasjonsprogrammer og sentralisert styring av alle systemressurser - enheter og programmer.
Applikasjonsprogramgrensesnitt. Datamaskinvareprodusenter har utviklet arkitekturer som er avhengige av API-sentriske arkitekturer som etablerer et grensesnitt som brukes for alle applikasjonsprogrammer for å få tilgang til operativsystemfunksjoner og isolere applikasjonsprogrammer fra maskinvare- og programvaredetaljene til operativsystemet. .
En av de mest kjente APIene er Posix ( Portable Operation System Interface basert på uniX), er den internasjonale standarden for Unix– lignende operativsystemer. I 1993 definerte en gruppe applikasjonsutviklere for Unix-operativsystemer sitt eget sett med appli(API), som inkluderte 1179 funksjoner. Standarden "Unified Unix Specification" ble den moderne industrielle versjonen av POSIX.
En annen variant API– teknologiuavhengig maskingrensesnitt ( Teknologiuavhengig maskingrensesnitt), ofte kalt enkelt MI (Maskingrensesnitt). Dette grensesnittet inkluderer et sett med funksjoner til AS/400-datamaskinens operativsystem, som opererer i henhold til et to-trinns skjema: generere en programmal - generere programkode. BAS/400-kompilatoren genererer kode fra kildeteksten MI, som presenteres som en programmal. I det andre trinnet genererer oversetteren en binær programkode fra en programmal, og den binære programkoden generert av oversetteren lagres i datamaskinens minne som et enkelt programobjekt. Dette programmet kalles sporbar(observerbar). Hvis AS/400-datamaskinen begynner å bruke for eksempel en 64-bits prosessor, opprettes en spesiell oversetter for den nye maskinvaren, som oversetter programkoden til en ny binær kode som tilsvarer sammensetningen av dataene som ny 64-bits prosessor fungerer. Som et resultat har AS/400 et 64-bits operativsystem og tusenvis av 64-bits applikasjoner på en dag.
Betydelig ulempe API– mangel på fleksibilitet. Klienten kan ikke velge et operativsystem fra én produsent, en database fra en annen, eller databeskyttelse fra en tredje, siden de ikke kan fungere som et enkelt integrert system. Den eneste måten å sikre fleksibilitet på er å uavhengig kombinere ulike komponenter til et integrert system. Dette krever imidlertid midler til brukeropplæring og vedlikehold av programvaresystemer.
Ideen om hva et operativsystem er har endret seg over tid. De første datamaskinene ble kun brukt til å løse matematiske problemer, og programmene var beregningsalgoritmer skrevet i maskinkoder. Ved koding av programmer måtte programmereren uavhengig kontrollere datamaskinen og sørge for gjennomføringen av programmet hans. Over tid ble det laget et sett med verktøy for å gjøre det enklere å skrive programmer. Med utviklingen av elektronikk ble utstyret forbedret og det ble mulig å kjøre flere programmer samtidig i forbindelse med dette, ble det laget algoritmer for å bytte oppgaver. Settet med rutiner som gir veksling ble kalt en monitor eller supervisor. Imidlertid har problemet oppstått med å avbryte arbeidet til programmer som inneholder feil og forbruker dataressurser (for eksempel konstant okkupere prosessoren eller feilaktig skrive resultatene av arbeidet deres inn i RAM, der andre programmer er plassert). En løsning ble funnet i å lage spesielle maskinvaremekanismer som beskytter programminnet mot utilsiktet tilgang fra andre programmer. Siden kontroll av disse mekanismene ikke lenger kunne inkluderes i selve programmene, ble et spesielt program lagt til monitoren for å kontrollere minnebeskyttelsen. Slik ble beboermonitoren opprettet. Den konsekvente løsningen av slike problemer var rettet mot å skape en universell datamaskin som samtidig kunne løse en rekke problemer.
En resident monitor er allerede rudimentene til et operativsystem. Applikasjonsprogrammer begynte å inneholde bare implementeringen av deres algoritme og tilgang til monitoren for hjelpealgoritmer, ved å bruke et spesielt sett med regler kaltsnittet. Applikatillot opprettelsen av abstrakte konsepter. Begrepene fil og filsystem dukket opp. Deretter ble mange andre programmer lagt til beboermonitoren, spesielt for å forenkle operasjoner som kopiering av filer, redigering av tekster, kompilering av programmer fra et programmeringsspråk til maskinkode og andre. Begrepet "resident monitor" ble forvandlet til operativsystemkjernen.
Starter datamaskinen. BIOS.
Vanligvis starter datamaskinen når strømmen slås på på frontpanelet til systemenheten, selv om moderne datamaskiner har midler for å spare energi som gjør at de ikke kan slås av. Å starte en datamaskin er det mest avgjørende øyeblikket for datamaskinens drift - for øyeblikket er det ingen data eller programmer i RAM-en. Det er umulig å overføre dem fra harddisken til RAM uten kommandoer. For dette formålet har prosessoren et spesielt ben kalt RESET (restart). Hvis det mottas et signal på den (og i øyeblikket den slås på er dette nøyaktig hva som skjer), får prosessoren tilgang til en spesielt tildelt minnecelle. Det er nødvendig at denne cellen alltid inneholder viss informasjon, selv når datamaskinen er slått av. En spesiell brikke er designet for dette - ROM (skrivebeskyttet minne). Dette er også minne, men permanent. I motsetning til RAM, slettes ikke ROM når den slås av. ROM-brikkeprogrammene er skrevet på fabrikken. Dette settet med programmer kalles BIOS - grunnleggende input/output system. Dette systemet er "innebygd" i datamaskinens hovedkort. Dens formål er å utføre grunnleggende handlinger relatert til I/O-operasjoner. BIOS inneholder også en datamaskinytelsestest som kontrollerer driften av datamaskinens minne og enheter når strømmen er slått på. Driften av programmer som er lagret i BIOS-brikken vises på en svart skjerm med løpende hvite linjer. I dette øyeblikket sjekker datamaskinen enhetene sine: RAM sjekkes (hvor mye det er og om det er i orden), tilstedeværelsen av harddisker og tilstedeværelsen av et tastatur. Hvis noe ikke fungerer, vil programmene som utfører kontrollen rapportere et problem. I tillegg inneholder det grunnleggende input/output-systemet et program som kaller operativsystemlasteren.
Operativsystemlasteren er et spesielt program designet for å starte systemets oppstartsprosess.
Etter at operativsystemet er lastet, utføres alt arbeid med prosessoren og andre enheter gjennom spesielle programvarepakker inkludert i operativsystemet.
Hvis operativsystemet av en eller annen grunn ikke lastes fra harddisken, er det umulig å jobbe med datamaskinen. Dette skjer hvis for eksempel harddisken eller operativsystemet er skadet. I dette tilfellet kan operativsystemet lastes fra et eksternt lagringsmedium. For å gjøre dette trenger du en spesiell disk, som kalles en systemdisk. Denne metoden brukes til å starte datamaskinen ved feilsøking.
Formålet med operativsystemet.
Datamaskiner trengte ikke alltid et operativsystem. Hvis en datamaskin kunne slå seg på, begynne å jobbe og akseptere menneskelige kommandoer uten et operativsystem, så var det ikke behov for det. Eksempler på slike "datamaskiner" inkluderer spillkonsoller. De har også en prosessor, RAM der programmet er plassert under drift, det er informasjonsinndataenheter (for eksempel en joystick), men det er ikke noe operativsystem eller det er helt primitivt.
Konsollspillprogrammer (og deres data, som musikk og bilder) lagres i en ROM-brikke (plassert i spillkassetten) eller på en laserdisk. Når en patron (eller laserdisk) settes inn i konsollen, starter programmet automatisk og det antas ingen annen kontroll enn det som kreves av spillskriptet, derfor er det ikke nødvendig med operativsystem. Du kan se på konsollen fra den andre siden. Når du laster et spill, kommer du under kontroll av spillets "operativsystem", og du kan bare gjøre det som er gitt i spillet, for eksempel "løpe", "hoppe" og "skyte". Dets begrensninger og ikke-standardiserte natur tillater oss ikke å kalle et videospill et "operativsystem" uten anførselstegn. Dette operativsystemet bør:
– være generelt akseptert og brukt som et standardsystem på mange datamaskiner;
– arbeide med en rekke maskinvareenheter produsert av forskjellige selskaper, inkludert tidligere;
– gi muligheten til å kjøre et bredt utvalg programmer skrevet av forskjellige mennesker og utgitt av forskjellige organisasjoner;
– gi verktøy for å sjekke, konfigurere og vedlikeholde datamaskinen, dens enheter og programmer som er installert på den.
Maskinvare- og programvaregrensesnitt.
Det er to deltakere i et datasystem – programvare og maskinvare. Programvare er alle programmene som er installert på datamaskinen, og maskinvare er komponentene og utstyret som er plassert inne i systemenheten eller koblet eksternt.
Forholdet mellom deltakere i et datasystem kalles et grensesnitt. Samspillet mellom ulike noder er et maskinvaregrensesnitt, samspillet mellom programmer er et programvaregrensesnitt, og samspillet mellom maskinvare og programmer er et maskinvare-programvaregrensesnitt.
I en datamaskin leveres maskinvaregrensesnittet av maskinvareprodusentene. De sørger for at alle noder har de samme kontaktene og opererer med samme spenninger. Koordineringen mellom programvare og maskinvare utføres av operativsystemet.
Brukergrensesnitt.
Hvis vi snakker om en personlig datamaskin, kan vi indikere en tredje deltaker i arbeidet med datasystemet - dette er en person (vanligvis kalt brukeren). Brukeren må også samhandle med maskinvare og programvare.
Det er forskjellige programmer, og hvert enkelt må jobbes forskjellig. Noen programmer er laget for å fungere med et tastatur, andre for å jobbe med en mus, andre for å jobbe med en joystick eller andre kontrollenheter. Noen programmer presenterer budskapene sine i form av tekster på skjermen, andre i form av grafikk, andre bruker kanskje ikke skjermen i det hele tatt og produserer meldinger i form av tale eller lyder. Måten en person samhandler med et program og et program med en person kalles brukergrensesnittet. Hvis et program er laget på en slik måte at det er praktisk å jobbe med, sies det å ha et brukervennlig grensesnitt. Hvis teknikken for å jobbe med et program er umiddelbart klar, uten behov for å studere instruksjoner, sies det å ha et intuitivt grensesnitt. Konseptet med et utviklet brukergrensesnitt antyder at programmet har store muligheter, men å lære å jobbe med det er ikke lett. Det fleksible grensesnittet gjør at programmet kan brukes på mange forskjellige måter. Konseptet med et stivt grensesnitt betyr at bare slikt arbeid er mulig som angitt i instruksjonene, og ikke noe annet. Konseptet med et primitivt grensesnitt betyr at grensesnittet er enkelt å lære, men upraktisk å betjene.
DOS OPERATIVSYSTEM
DOS er det første operativsystemet for personlige datamaskiner, som ble utbredt og var det viktigste for IBM PC-maskiner fra 1981 til 1995. Over tid ble det praktisk talt erstattet av nye, moderne operativsystemer Windows og Linux, men i noen tilfeller er DOS fortsatt praktisk og den eneste mulige for å jobbe på en datamaskin (for eksempel i tilfeller der brukeren jobber med utdatert utstyr eller programvare skrevet for lenge siden, etc.)
Brukere arbeider med DOS-operativsystemet ved å bruke kommandolinjen. DOS-operativsystemet har gjort det mulig å lykkes med personlige datamaskiner i 15 år, men dette arbeidet kan ikke kalles praktisk. DOS fungerte som en "mellomledd" mellom brukeren og datamaskinen og bidro til å gjøre komplekse kommandoer for tilgang til disker til enklere og mer forståelige, men etter hvert som den utviklet seg, ble den selv "overgrodd" med en overflod av kommandoer og begynte å hindre arbeid med datamaskinen. Dermed oppsto behovet for et nytt mellomledd – da dukket de såkalte shell-programmene opp.
Et skall er et program som kjører under operativsystemet og hjelper brukeren med å jobbe med operativsystemet. Skallprogrammet viser tydelig hele filstrukturen til datamaskinen: disker, kataloger, filer. Filer kan søkes, kopieres, flyttes, slettes, sorteres, endres og kjøres med bare noen få tastetrykk. Enkelt, oversiktlig, praktisk. Et av de mest kjente og utbredte shell-programmene rundt om i verden heter Norton Commander (NC). NC-skallet skjuler for brukeren mange ulemper som oppstår når du arbeider med MS DOS-filsystemet, for eksempel, for eksempel behovet for å skrive kommandoer fra kommandolinjen. Enkelhet og brukervennlighet er det som gjør NC-type skall populære i vår tid (disse inkluderer QDos, PathMinder, XTree, Dos Navigator, Volkov Commander, etc.). De grafiske skallene til Windows 3.1 og Windows 3.11 er fundamentalt forskjellige fra dem. De bruker konseptet såkalte «vinduer» som kan åpnes, flyttes rundt på skjermen og lukkes. Disse vinduene "tilhører" forskjellige programmer og gjenspeiler arbeidet deres.
DOS bruker FAT-filsystemet. En av ulempene er de strenge restriksjonene på fil- og katalognavn. Navnet kan være opptil åtte tegn langt. Utvidelsen er angitt etter punktum og består av ikke mer enn tre tegn. Utvidelsen i filnavnet er valgfri, den legges til for enkelhets skyld, siden utvidelsen lar deg finne ut hvilket program som opprettet den og typen innhold i filen. DOS skiller ikke mellom små og store bokstaver med samme navn. I tillegg til bokstaver og tall kan filnavnet og filtypen bestå av følgende tegn: -, _, $, #, &, @, !, %, (,), (, ), ", ^. Eksempler på fil navn i MS DOS: doom .exe, referat.doc.
Siden DOS ble opprettet for ganske lenge siden, oppfyller den ikke kravene til moderne operativsystemer. Den kan ikke direkte bruke de store minnemengdene som er installert i moderne datamaskiner. Filsystemet bruker kun korte filnavn, for eksempel lydkort, videoakseleratorer osv. støttes dårlig.
Multitasking er ikke implementert i DOS, dvs. den kan naturligvis ikke utføre flere oppgaver (kjøre programmer) samtidig. DOS har ingen midler for kontroll og beskyttelse mot uautoriserte handlinger fra programmer og brukeren, noe som har ført til fremveksten av et stort antall såkalte virus.
Noen komponenter i DOS-operativsystemet: diskfilene IO.SYS og MSDOS.SYS (de kan kalles annerledes, for eksempel IBMBIO.COM og IBMDOS.COM for PC DOS) plasseres i RAM ved oppstart og forblir der permanent. IO.SYS-filen er et tillegg til det grunnleggende I/O-systemet, og MSDOS.SYS implementerer kjernetjenestene for operativsystemet på høyt nivå.
DOS-kommandoprosessoren behandler kommandoer som legges inn av brukeren. Kommandoprosessoren er plassert i COMMAND.COM-diskfilen på disken som operativsystemet starter opp fra. Noen brukerkommandoer, som type, dir eller copy, utføres av selve skallet. Slike kommandoer kalles interne eller innebygde kommandoer. For å utføre andre (eksterne) brukerkommandoer, søker kommandoprosessoren på diskene etter et program med det riktige navnet og, hvis den finner det, laster det inn i minnet og overfører kontrollen til det. På slutten av programmet sletter kommandoprosessoren programmet fra minnet og viser en melding som indikerer at det er klart til å utføre kommandoer (DOS-ledetekst).
Eksterne DOS-kommandoer er programmer som følger med operativsystemet som separate filer. Disse programmene utfører vedlikeholdsoppgaver som formatering av disketter (format.com), sjekke statusen til disker (scandisk.exe), etc.
Enhetsdrivere er spesielle programmer som utfyller DOS-inn-/utdatasystemet og gir støtte for ny eller ikke-standard bruk av eksisterende enheter. For eksempel, ved å bruke DOS-driveren ramdrive.sys er det mulig å jobbe med en "elektronisk disk", dvs. et stykke dataminne som kan manipuleres på samme måte som en disk. Drivere plasseres i datamaskinens minne når operativsystemet starter, og navnene deres er spesifisert i en spesiell CONFIG.SYS-fil. Denne designen gjør det enkelt å legge til nye enheter og lar deg gjøre det uten å påvirke DOS-systemfiler.
MICROSOFT WINDOWS
Grafiske skall Widows 1.0, Widows 2.0, Widows 3.0, Widows 3.1 og Widows 3.11 kjørte under MS DOS, det vil si at de ikke var uavhengige operativsystemer. Men siden fremkomsten av Windows åpnet for nye muligheter, kalles Windows ikke et skall, men et miljø. Windows-miljøet er preget av følgende funksjoner som skiller det fra andre skallprogrammer:
– Multitasking. Det er mulig å kjøre flere programmer samtidig.
– Samlet programvaregrensesnitt. Samspillet mellom programmer skrevet for Windows er organisert på en slik måte at det er mulig å lage data i noen programmer og overføre dem til andre programmer.
– Samlet brukergrensesnitt. Når du først forstår hvordan ett program skrevet for Windows fungerer, er det ikke vanskelig å forstå et annet. Jo flere programmer du studerer, jo lettere er det å lære det neste programmet.
- Grafisk brukergrensesnitt. Program- og datafiler vises på skjermen som ikoner. Filer manipuleres med musen.
– Samlet maskinvare-programvaregrensesnitt. Windows-miljøet sørget for kompatibiliteten til en rekke maskinvare og programmer. Utstyrsprodusenter brydde seg ikke om hvordan de skulle "gjette" hvilke programmer enhetene deres ville kjøre, de ville bare jobbe med Windows, og da sørget Windows for driften av enhetene. På samme måte trengte ikke programvareutviklere lenger å bekymre seg for å jobbe med utstyr ukjent for dem. Oppgaven deres ble redusert til å sikre interaksjon med Windows.
DOS-operativsystemet med sine grafiske skall Windows 3.1 og Windows 3.11 ble erstattet av fullverdige operativsystemer fra MS Windows-familien (først Windows 95, deretter Windows 98, Windows 2000, Windows XP). I motsetning til Windows 3.1 og Windows 3.11 starter de automatisk etter at datamaskinen er slått på (hvis bare dette systemet er installert).
I MS Windows brukes en modifikasjon av FAT-filsystemet – VFAT – til å lagre filer. I den kan lengden på fil- og katalognavn nå 256 tegn.
I Windows-operativsystemet er musen mye brukt når du arbeider med vinduer og applikasjoner. Vanligvis brukes musen til å velge deler av tekst eller grafiske objekter, krysse av og fjerne boksene, velge menykommandoer, velge verktøylinjeknapper, manipulere kontroller i dialoger og "rulle" dokumenter i vinduer.
I Windows brukes også høyre museknapp aktivt. Ved å plassere musepekeren over et objekt og høyreklikke, kan du åpne den såkalte "kontekstmenyen", som inneholder de vanligste kommandoene som gjelder for dette objektet.
Snarveier lar deg få tilgang til et program eller dokument fra flere steder uten å lage flere fysiske kopier av filen. På skrivebordet kan du plassere ikke bare ikoner (ikoner) av applikasjoner og individuelle dokumenter, men også mapper. Mapper er et annet navn for kataloger.
En betydelig innovasjon i Windows 95 var oppgavelinjen. Til tross for den begrensede funksjonaliteten, gjør den multitasking tydelig og gjør vekslingen mellom applikasjoner mye raskere enn i tidligere versjoner av Windows. Utvendig er oppgavelinjen en stripe, vanligvis plassert nederst på skjermen, som inneholder applikasjonsknapper og Start-knappen. På høyre side er det vanligvis en klokke og små ikoner av programmer som er aktive for øyeblikket.
Windows-skrivebordet er designet for å gjøre det så enkelt som mulig for nybegynnere, samtidig som det gir maksimal tilpasning for å passe de spesifikke behovene til avanserte brukere.
LINUX OPERATIVSYSTEM
Linux er et operativsystem for IBM-kompatible personlige datamaskiner og arbeidsstasjoner. Det er et flerbrukeroperativsystem med et nettverksbasert grafisk vindu, X Window System. Linux-operativsystemet støtter åpne systemstandarder og Internett-protokoller og er kompatibelt med Unix-, DOS- og MS Windows-systemer. Alle komponenter i systemet, inkludert kildekode, distribueres med en lisens for gratis kopiering og installasjon for et ubegrenset antall brukere.
Dette operativsystemet ble utviklet på begynnelsen av 1990-tallet av Linus Torvald, en student ved Universitetet i Helsingfors (Finland), med deltagelse av Internett-brukere, ansatte ved forskningssentre, ulike stiftelser og universiteter.
Som et tradisjonelt operativsystem utfører Linux mange av de samme funksjonene som DOS og Windows, men operativsystemet er spesielt kraftig og fleksibelt. Linux bringer hastigheten, effektiviteten og fleksibiliteten til Unix til den personlige datamaskinbrukeren samtidig som den drar nytte av alle fordelene med en personlig datamaskin. Når du arbeider med musen, brukes alle tre knappene aktivt, spesielt den midterste knappen brukes til å sette inn tekstfragmenter.
Fra et økonomisk synspunkt har Linux en annen svært betydelig fordel - det er et gratis system. Linux distribueres under GNU General Open License under Free Software Foundation, noe som gjør dette operativsystemet tilgjengelig for alle. Linux er opphavsrettsbeskyttet og ikke i det offentlige domene, men GNU General Public License er nesten det samme som å gjøre den tilgjengelig for allmennheten. Det er designet på en slik måte at Linux forblir gratis og samtidig et standardisert system. Det er bare én offisiell versjon av Linux-kjernen.
Linux-operativsystemet arvet ytterligere to bemerkelsesverdige funksjoner fra Unix: det er et flerbruker- og fleroppgavesystem. Multitasking betyr at systemet kan utføre flere oppgaver samtidig. Flerbrukermodus er en modus der flere brukere kan jobbe i systemet samtidig, og hver av dem samhandler med systemet gjennom sin egen terminal. En annen fordel med dette operativsystemet er muligheten til å installere det sammen med Windows på én datamaskin.
Ved å bruke Linux-systemet kan du gjøre enhver personlig maskin om til en arbeidsstasjon. I dag er Linux operativsystemet for bedrifter, utdanning og individuell programmering. Universiteter over hele verden bruker Linux i programmerings- og operativsystemdesignkurs. Linux har blitt uunnværlig i brede bedriftsnettverk, så vel som for å organisere Internett-noder og webservere.
Moderne Linux gir muligheten til å bruke flere typer grafisk grensesnitt: KDE (K Desktop Environment), GNOME (GNU Network Model Environment) og andre. I hvert av disse skallene får brukeren muligheten til å jobbe med flere skrivebord samtidig (mens det i MS Windows alltid er ett skrivebord, som må være rotete med vinduer).
En datamaskin gir ulike ressurser for å løse et problem, men for å gjøre disse ressursene lett tilgjengelige for mennesker og deres programmer, trengs et operativsystem. Den skjuler komplekse og unødvendige detaljer for brukeren og gir ham et praktisk grensesnitt å jobbe med. Operativsystemer kan gi andre funksjoner: metoder for å beskytte informasjon som er lagret på datadisker; arbeidet til flere brukere på en datamaskin (flerbrukermodus), muligheten til å koble en datamaskin til et nettverk, samt å kombinere dataressursene til flere maskiner og dele dem (klynge).
Shatsukova L.Z. Datavitenskap. Internett-lærebok.http://www.kbsu.ru/~bok
Anna Chugainova
et sett med enheter designet for automatisk eller automatisert databehandling kalles datateknologi.
Datasystem- Dette spesifikt sett enheter og programmer som samhandler med hverandre ( maskinvare og programvaresystem), designet for å betjene én arbeidsplass. Enhver komponent i et datasystem (sentral prosessor, RAM eller eksternt minne, ekstern enhet, program osv.) og egenskapene den gir kalles ressurs. Solens struktur kan representeres som en pyramide.
Applikasjonsprogramvare
Systemprogramvare
Logisk enhetsadministrasjon
Fysisk enhetsadministrasjon
Maskinvare
Maskinvare inkludere fysiske enheter (utstyrskomponenter) involvert i automatisert behandling av brukerinformasjon.
Fysisk enhetsadministrasjon utført av programmer som samhandler med maskinvarestrukturer.
Logisk enhetsadministrasjon implementere brukerorienterte programmer som er uavhengige av fysiske enheter. Basert på dette nivået kan nye logiske ressurser opprettes. For eksempel kan flere logiske disker opprettes på en harddisk, som fra brukerens synspunkt ikke er forskjellig fra å jobbe med flere fysiske disker.
Systemprogramvare er et sett med programmer utviklet for å sikre driften av datamaskiner og datanettverk. En integrert del av systemprogramvaren er programmeringssystemer, som tjener til å støtte hele den teknologiske syklusen av programvareutvikling.
Applikasjonsprogramvare er et sett med sammenkoblede programmer for å løse problemer av en viss klasse av et spesifikt fagområde.
Den sentrale koblingen til datasystemet er datamaskin.
Datamaskin- Dette elektronisk apparat, designet for å automatisere opprettelse, lagring, behandling og transport av data. Grunnlaget for enhver moderne datamaskin er klokkegenerator, genererer elektriske signaler (pulser), hvis frekvens bestemmer klokkefrekvens. Tidsintervallet mellom tilstøtende pulser bestemmer tiden for én klokkesyklus til datamaskinen (eller ganske enkelt arbeidstakt). Klokkefrekvensen bestemmer ganske objektivt hastigheten til en datamaskin. Når du kjenner til klokkefrekvensen og antall klokkesykluser som kreves for å utføre en operasjon, kan du nøyaktig bestemme utførelsestiden for denne operasjonen. Å kontrollere en datamaskin handler faktisk om å administrere distribusjonen av signaler mellom enheter. Ledelse kan være programvare eller interaktiv.
Programvarekontroll signaldistribusjon utføres automatisk.
Signaldistribusjon kan styres manuelt ved hjelp av eksterne kontroller - knapper, brytere osv. I moderne datamaskiner utvendig administrasjonen er i stor grad automatisert takket være bruk av spesielle maskinvare-logiske grensesnitt, som eksterne kontroll- og datainndataenheter er koblet til: mus, joystick, tastatur osv. Slik kontroll kalles interaktiv .
Datasystemkonfigurasjon kalt sammensetningen, inkludert maskinvare Og programvare, som vanligvis vurderes separat. Prinsippet om å dele et datasystem inn i maskinvare Og programvarekonfigurasjon er av spesiell betydning for informatikk, siden løsningen på det samme problemet svært ofte kan leveres av både maskinvare og programvare. Utvelgelseskriteriene er ytelse og effektivitet. Vi må imidlertid ikke glemme at en slik inndeling er betinget, siden programvare og maskinvare fungerer i en datamaskin i en uløselig forbindelse og i kontinuerlig interaksjon.
Maskinvarekonfigurasjon Et datasystem er en samling utstyr koblet til en datamaskin. Moderne datamaskiner og datasystemer har blokk-modulær design(maskinvarekonfigurasjon), som kan settes sammen av ferdige komponenter og blokker.
Programvarekonfigurasjon Et datasystem er en samling programmer installert på en datamaskin. Programmer for datamaskiner - det er en form for å representere data og kommandoer designet for å produsere spesifikke resultater. Arbeidet med dataprogrammer har en natur på flere nivåer.
På hver arbeidsplass er programvare- og maskinvarekonfigurasjonen laget på en slik måte at den løses mest effektivt spesifikk praktiske problemer. Ulike datamaskiner kan være like i sin arkitektur og funksjonelle formål, men har forskjellige programvare- og maskinvarekonfigurasjoner.
Sammen med maskinvare og programvare i datasystemer vurderer de i noen tilfeller informativ Og matematisk sikkerhet.
Under informasjonsstøtte forstå et sett med programmer og forhåndsforberedte data for at disse programmene skal fungere. For eksempel, i en tekstredigerer, for å betjene et automatisk stavekontrollsystem, i tillegg til maskinvare og programvare, er det nødvendig å ha spesielle sett med ordbøker som inneholder en forhåndsforberedt referansedatamatrise.
Programvare datasystem er sett med programvare og informasjonsstøtte. Som regel er den "hardkodet" til ROM-brikker og brukes i spesialiserte datasystemer (omborddatamaskiner til biler, fly, skip, etc.).
Datamaskinvare
| TIL |
Datasystemmaskinvare refererer til et sett med enheter og instrumenter som er nødvendige for å utføre bestemte typer arbeid. I henhold til metoden for arrangement av enheter i forhold til sentralenhet(CPU) skille innvendig Og utvendig enheter. Eksterne enheter er de fleste I/O-enheter data (også kalt perifert enheter) og noen langtidslagringsenheter data (eksternt minne). For at systemet skal fungere, må maskinvaren koordineres med hverandre ved hjelp av maskinvaregrensesnitt, både på det fysiske nivået og på det logiske nivået. Fysisk koordineres maskinvaren ved hjelp av forskjellige enheter (mekaniske og elektriske kontakter, busser, kontrollere), logisk - ved hjelp av programmer kalt enhetsdrivere.
Maskinvaregrensesnitt- Dette standardiserte maskinvare-logiske enheter, som sikrer koordinering av arbeidet mellom enheter, noder og blokker i datasystemet. Standarder for maskinvaregrensesnitt kalles protokoller, som definerer settet med tekniske betingelser som er nødvendige for koordinert drift av enheter. Tilstedeværelsen av standard grensesnitt lar deg forene dataoverføring mellom enheter, uavhengig av funksjonene deres.
I arkitekturen til ethvert datasystem er det mange maskinvaregrensesnitt, som kan deles inn i to grupper: sekvensiell Og parallell.
Parallelle grensesnitt– enheter som brukes til samtidig overføring av en gruppe biter. Antall biter involvert i en melding bestemmes av bitkapasiteten til grensesnittet. For eksempel overfører åtte-biters parallelle grensesnitt én byte med data per syklus. Ytelsen til parallelle grensesnitt måles i byte per sekund (byte/s; KB/s; MB/s). De brukes der dataoverføringshastighet er viktig: for å koble til utskriftsenheter, inndataenheter for grafisk informasjon og enheter for opptak av data på eksterne medier.
Serielle grensesnitt– enklere enheter. Datautveksling utføres sekvensielt bit for bit. Ytelsen deres måles i bits per sekund (bps; Kbps; Mbps). Serielle grensesnitt kalles ofte asynkrone grensesnitt, siden de ikke krever synkronisering av driften av sende- og mottaksenhetene. På grunn av mangelen på synkronisering, er overføringen av nyttige data ledsaget av tjenestepakker, det vil si at en byte med nyttige data kan inneholde 1–3 tjenestebiter. Opprinnelig var gjennomstrømningen av serielle grensesnitt mindre enn parallelle, og effektiviteten var lavere. Derfor ble de brukt til å koble til "trege enheter" (enkle utskriftsenheter av lav kvalitet, inngangs-utdataenheter for symbolsk og signalinformasjon, kontrollsensorer, kommunikasjonsenheter med lav ytelse, etc.), samt i tilfeller der det var ingen restriksjoner på varigheten av utvekslingsdataene. Men med utviklingen av teknologien har det nå dukket opp høyhastighets serielle grensesnitt som ikke er dårligere enn parallelle, og ofte overgår dem i gjennomstrømming.
Klassifisering av datamaskiner
| MED |
Det finnes ganske mange forskjellige metoder for å klassifisere datamaskiner. Metodene som oftest brukes i teknisk litteratur og media inkluderer følgende:
– i henhold til tiltenkt formål;
– etter spesialiseringsnivå;
– etter standardstørrelser;
– om kompatibilitet;
– etter type prosessor som brukes.
Klassifisering etter formål– en av de tidligste klassifiseringsmetodene. Ut fra dette prinsippet skiller de stormaskin-datamaskiner, minidatamaskin, mikrodatamaskin Og personlige datamaskiner (PC).
Mainframe-datamaskiner (hovedramme eller superdatamaskiner). De brukes i svært store selskaper, banker eller i sektorer av den nasjonale økonomien. Høyytelses superdatamaskiner brukes til å løse problemer innen forsvarskomplekset, kjernefysikk, romproblemer, meteorologi og seismisk farmakologi. På grunnlag av en superdatamaskin opprettes datasentre som inkluderer flere avdelinger (grupper):
– systemprogrammeringsgruppe, gir maskinvare-programvare grensesnitt datasystem;
–, gir brukergrensesnitt datasystem;
– teknisk servicegruppe;
– dataforberedelsesgruppe;
– informasjonsstøttegruppe som lager dataarkiver i skjemaet programbiblioteker Og databanker;
– datautdataavdelingen, som mottar data fra den sentrale prosessoren og konverterer dem til et skjema som er praktisk for kunden, for eksempel skriver det ut på skrivere.
Store datamaskiner er preget av høye utstyrs- og vedlikeholdskostnader. Den sentrale prosessoren til et slikt datasystem består av flere stativer med utstyr og er plassert i et eget rom. For å øke effektiviteten jobber superdatamaskinen samtidig med flere oppgaver og naturligvis med flere brukere. Denne fordelingen av datasystemressurser kalles tidsdelingsprinsippet.
Minidatamaskin. Datamaskiner i denne gruppen skiller seg fra store datamaskiner i redusert størrelse og følgelig lavere produktivitet og kostnader. Slike datamaskiner brukes av store bedrifter, vitenskapelige institusjoner og universiteter, der utdanningsaktiviteter kombineres med vitenskapelig arbeid. Minidatamaskiner brukes ofte til å kontrollere produksjonsprosesser og samtidig løse andre problemer. Den kan for eksempel brukes av økonomer til å kontrollere kostnadene for produkter, i regnskapet for å registrere primærdokumentasjon og utarbeide regelmessige rapporter for skattemyndighetene osv. Arbeid med minidatamaskiner organiseres også ved hjelp av et datasenter, men ikke så mange som på store datamaskiner.
Mikrodatamaskin. Datamaskiner av denne klassen er tilgjengelige for mange bedrifter. Det kreves ikke et datasenter for å vedlikeholde en slik datamaskin. Det er nok å ha et lite datalaboratorium, som nødvendigvis inkluderer høyt kvalifiserte programmerere som kombinerer egenskapene til system- og applikasjonsprogrammerere. Mikrodatamaskiner brukes også i store datasentre for å utføre hjelpeoperasjoner, for eksempel operasjoner for foreløpig dataforberedelse.
Personlige datamaskiner (PC ). Denne klassen av datamaskiner har gjennomgått en spesielt rask utvikling de siste 20 årene. Den er designet for å betjene én arbeidsplass. Til tross for deres lille størrelse og relativt lave kostnader, har moderne PC-er høy ytelse. Mange PC-modeller utkonkurrerer stordatamaskiner på 70-tallet, minidatamaskiner på 80-tallet og mikrodatamaskiner fra første halvdel av 90-tallet. PC-en kan godt møte behovene til små bedrifter og enkeltpersoner. PC-er ble spesielt populære etter 1995 på grunn av den raske utviklingen av Internett. De mest brukte spillene på personlige datamaskiner er spill, tekstredigerere, databaser, informasjonssystemer, regneark, programmeringssystemer osv. PC-er er også et praktisk middel for å automatisere utdanningsprosessen i enhver disiplin, et middel for å organisere fjernundervisning (korrespondanse) , og et middel til å organisere fritiden. De brukes ofte til hjemmearbeid, noe som er spesielt viktig under forhold med begrenset ansettelse. Inntil 2002 var internasjonale standarder i kraft innen PC-er, som etablerte følgende kategorier av personlige datamaskiner:
– masse PC ( Forbruker PC);
– forretnings-PC (kontor-PC);
– bærbar PC ( Mobil PC);
- arbeidsstasjon ( Arbeidsstasjon PC);
– underholdnings-PC ( Underholdning).
Fremskritt innen maskinvare har gradvis visket ut grensene mellom kategorier, så oppdatering av standarder har opphørt, selv om det er nyttig å kjenne til denne klassifiseringen når du kjøper en PC for spesifikke oppgaver.
Klassifisering etter fordypningsnivå. Datamaskiner er delt inn i: universell Og spesialisert. Konfigurasjonen (datasystemsammensetningen) til en universell datamaskin kan være vilkårlig. For eksempel kan samme PC brukes til å jobbe med tekst, musikk, grafikk, foto- og videomateriale. Spesialiserte datamaskiner er designet for å løse et spesifikt utvalg av problemer. Disse inkluderer for eksempel datamaskiner om bord på biler, skip, fly og romfartøy. Spesialiserte minidatamaskiner fokusert på å jobbe med grafikk kalles grafiske stasjoner. De brukes i utarbeidelsen av filmer og videoer, samt reklameprodukter. Spesialiserte datamaskiner som kobler bedriftsdatamaskiner til ett nettverk kalles filservere. Datamaskiner som overfører informasjon over Internett kalles nettverksservere.
Klassifisering etter størrelse gjelder personlige datamaskiner. Avhengig av standardstørrelsene er PC-er delt inn i skrivebord(skrivebord), bærbar(notisbok), Lomme(palmetopp) mobile dataenheter(kombiner funksjonene til en lomme-PC og mobilkommunikasjon). I dag har de blitt mye brukt bærbare datamaskiner.
Laptop(på engelsk notisbok- notepad, notepad PC) - en bærbar personlig datamaskin, hvis deksel kombinerer typiske PC-komponenter, inkludert en skjerm, tastatur med touchpad, høyttalere, mikrofon, webkamera og batterier. Takket være dens lille størrelse, vekt og moderne batterier, er den bærbare datamaskinen veldig enkel å bruke, og lar deg ta den med deg på veien og jobbe uten å lade opp i 1 til 14 timer. Verdens første offentlig tilgjengelige bærbare modell, Osborne-1, ble skapt av oppfinneren Adam Osborne og lansert på markedet i 1981. Etterspørselen etter de første bærbare datamaskinene var ekstremt høy, noe som gjorde Osborne Computer Corporation til det raskest voksende selskapet på den tiden. I henhold til deres formål og tekniske egenskaper er det følgende klassifisering av bærbare datamaskiner: budsjett bærbare datamaskiner, middelklasse bærbare datamaskiner, bærbare bedrifter, multimedia bærbare datamaskiner, gaming bærbare datamaskiner, mobile arbeidsstasjoner, mote bærbare datamaskiner, robuste bærbare datamaskiner, bærbare datamaskiner med berøringsskjerm.
Klassifisering etter kompatibilitet. Kompatibilitet bestemmer utskiftbarheten av komponenter og enheter beregnet på forskjellige datamaskiner, muligheten til å overføre programmer fra en datamaskin til en annen, og muligheten til forskjellige typer datamaskiner til å arbeide sammen med de samme dataene. Av maskinvarekompatibilitet det er såkalte maskinvareplattformer. I dag er de to vanligste maskinvareplattformene: IBM PC Og Apple Macintosh. I tillegg til maskinvarekompatibilitet finnes det andre typer kompatibilitet: programvarekompatibilitet, kompatibilitet på operativsystemnivå, datakompatibilitet.
Klassifisering etter type prosessor som brukes. Typen prosessor som brukes, preger i stor grad de tekniske egenskapene til datamaskinen. Selv om datamaskiner tilhører samme maskinvareplattform, kan de variere i hvilken type prosessor de bruker.
Klassisk datamodell ifølge John von Neumann
| N |
Til tross for fremskrittene innen teknologi, har det ikke vært noen vesentlige endringer i den grunnleggende strukturen og driftsprinsippene til moderne datamaskiner. De fleste moderne datamaskiner er basert på generelle logiske prinsipper for drift av dataenheter, formulert tilbake i 1946 av den amerikanske matematikeren John von Neumann. Ifølge von Neumann skal arkitekturen til en universell datamaskin bygges i samsvar med følgende prinsipper.
Binært kodingsprinsipp. All informasjon som kommer inn på datamaskinen er representert i binære koder.
Programkontrollprinsipp. Den nødvendige rekkefølgen av beregninger er unikt spesifisert av algoritmen og beskrevet av en sekvens av kommandoer som dannes program. Hver instruksjon spesifiserer koden til operasjonen som skal utføres og adressene til operandene som er involvert i operasjonen. Beregningsprogrammet er plassert i datamaskinens lagringsenhet, som sikrer automatisk utførelse av kommandoer og som et resultat en økning i datamaskinens hastighet.
Prinsippet om minnehomogenitet. Programmer og data lagres i samme minne. Derfor skiller ikke datamaskinen mellom det som er lagret i en gitt minnecelle: et tall, tekst eller en kommando. Ulike typer informasjon er forskjellige i måten de brukes på, men ikke i måten de er kodet på. Takket være dette blir det mulig å bruke de samme operasjonene til å behandle tall og kommandoer, det vil si at programkommandoer blir like tilgjengelige for behandling som tall.
Målrettingsprinsipp er at strukturelt sett består hovedminnet av nummererte celler. Cellenummeret avgjør det adresse, som er maskinidentifikator(navn) på en verdi eller kommando. Enhver celle er tilgjengelig for prosessoren når som helst. Å hente innholdet i en celle etter adresse ødelegger ikke informasjonen som er lagret i den, siden en kopi av innholdet er valgt.
Datamaskiner bygget i samsvar med von Neumanns prinsipper kalles datamaskiner von Neumann arkitektur. Den klassiske datamodellen ifølge von Neumann har følgende struktur.
| I/O-enheter |
| Minneenhet |
I det angitte blokkskjemaet indikerer doble linjer informasjonsstrømmer, og enkle linjer indikerer kontrollsignaler.
Hovedenhetene til en slik datamaskin er: prosessor, minne (lagringsenhet), inngangs-/utgangsenheter. Alle enheter er koblet sammen med kommunikasjonskanaler (eller busser) som informasjon overføres gjennom. Prosessoren bestemmer generasjonen og ytelsen til datamaskinen: ytelsen avhenger i stor grad av prosessoren. Prosessoren inkluderer en aritmetisk logisk enhet og en kontrollenhet. Aritmetisk logikkenhet(ALU) brukes til databehandling, det vil si at den implementerer aritmetiske og logiske operasjoner. Kontrollenhet(CU) utfører funksjonene for å kontrollere alle dataenheter og organisere prosessen med programkjøring. Gå til funksjoner hukommelse(Lagring) inkluderer: motta informasjon fra andre enheter, lagring av informasjon, utstede informasjon på forespørsel til andre enheter på maskinen. I/O-enheter er beregnet for å legge inn kildedata fra eksterne enheter til datamaskinens minne og sende ut beregningsresultater.
Relatert informasjon.
Brukergrensesnitt, aka brukergrensesnitt(UI - engelsk brukergrensesnitt) er en type grensesnitt der den ene siden er representert av en person (bruker), den andre av en maskin/enhet. Det er et sett med midler og metoder som brukeren samhandler med ulike, oftest komplekse, maskiner, enheter og utstyr.
Programvaregrensesnitt- funksjonalitet som en programvarekomponent gir til andre programvarekomponenter.
To typer slik funksjonalitet kan skilles:
den som brukes til å lage applikasjonsprogrammer - applika(API);
den som brukes til å lage systemkomponenter og kan kalles operativsystemkomponentens programmeringsgrensesnitt eller systemprogrammeringsgrensesnitt (SPI, engelsk systemprogrammeringsgrensesnitt).
Hardware og software grensesnitt- dette er programfunksjoner som styrer inn-/utdata av informasjon til eksterne enheter.
3. Tallsystem. Posisjonelle og ikke-posisjonelle tallsystemer. Utgangspunkt. Utflod.
Tallsystem- en symbolsk metode for å skrive tall, som representerer tall ved å bruke skriftlige tegn.
Tallsystem:
gir representasjoner av et sett med tall (heltall og/eller reelle tall);
gir hvert tall en unik representasjon (eller i det minste en standardrepresentasjon);
gjenspeiler den algebraiske og aritmetiske strukturen til tall.
I posisjonsnummersystemer det samme talltegnet (sifferet) i notasjonen til et tall har forskjellig betydning avhengig av stedet (sifferet) hvor det er plassert. Oppfinnelsen av posisjonsnummerering, basert på plassbetydningen av tall, tilskrives sumererne og babylonerne; Slik nummerering ble utviklet av hinduene og hadde uvurderlige konsekvenser i den menneskelige sivilisasjonens historie. Slike systemer inkluderer det moderne desimaltallsystemet, hvis fremvekst er assosiert med å telle på fingre.
I ikke-posisjonelle tallsystemer verdien som et siffer angir, avhenger ikke av plasseringen i tallet. I dette tilfellet kan systemet pålegge begrensninger på plasseringen av tallene, for eksempel slik at de er ordnet i synkende rekkefølge.
Rangering (posisjon, plass) er et strukturelt element for å representere tall i posisjonelle tallsystemer. Sifferet er "arbeidsplassen" til sifferet i nummeret. Serienummeret til et siffer tilsvarer dets vekt - en faktor som verdien av sifferet i et gitt tallsystem må multipliseres med.
Tallsystemgrunnlag er antall sifre og symboler som brukes til å representere et tall. For eksempel p=10.
Å bestemme basen er veldig enkelt, du trenger bare å beregne antall signifikante sifre i systemet. For å si det enkelt er dette nummeret som det andre sifferet i nummeret begynner fra. For eksempel bruker vi tallene 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Det er nøyaktig 10 av dem, så grunnlaget for tallsystemet vårt er også 10, og tallsystemet er kalt "desimal". Eksempelet ovenfor bruker tallene 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 (tilleggsnummer 10, 100, 1000, 10000 osv. teller ikke). Det er også 10 hovedtall her, og tallsystemet er desimal.
