Låt oss överväga gränssnittet för interaktion mellan två applikationer WEB-webbläsare och WEB-server (eftersom dessa applikationer vanligtvis finns på olika maskiner och följaktligen på olika mjukvaru- och hårdvaruplattformar använder vi termen hårdvaru-mjukvarugränssnitt).
Vid implementering av interaktionsgränssnittet för WEB-applikationer används HTTP-protokollet (Hypertext Transfer Protocol), vilket är ett protokoll på applikationsnivå och ger möjlighet att komma åt en mängd information som finns på WWW-World Wide Web. HTTP-protokollet har högpresterande mekanismer för att replikera information, oavsett vilken typ av datapresentation. Protokollet är byggt med hjälp av objektorienterad teknik och kan användas för att lösa olika problem, till exempel att hantera distribuerade informationssystem.
Möjligheten att lagra och presentera data i en mängd olika format (bilder, video, ljud) gör WWW med HTTP till ett unikt sätt att lagra information.
För närvarande används HTTP-protokollet av WWW-systemet som ett av huvudprotokollen. Med detta i åtanke, låt oss överväga mer i detalj hur HTTP-protokollet fungerar.
HTTP-protokollet ger dig tillgång till informationsresurser och tjänster för WWW-servrar. För att förena åtkomsten till multifunktionella nätverksresurser stöder WWW-servrar en uppsättning gränssnitt som tillåter struktureringsnivåer och metoder för åtkomst till nätverksresurser. Faktum är att vart och ett av gränssnitten är ett nätverksobjekt med sina egna metoder och struktur. För att söka och visa information som lagts upp på WWW, används speciella applikationer som kallas webbläsare. Den samordnade interaktionen mellan objekt (klient och server) utgör konceptet med ett mjukvarugränssnitt.
Låt oss överväga komponenterna i mjukvaru-hårdvarugränssnitt baserade på protokoll på applikationsnivå.
URI (Uniform Resource Identifier, Resource Identifier), URL (Uniform Resource Locator, Resource Location), URN (Uniform Resource Name, Resource Name) - olika aspekter av att identifiera samma tjänst, definiera typ, åtkomstmetod och plats för nätverksnoden , som innehåller en resurs tillgänglig via Internet. Denna tjänst består av tre delar.
1) Schema. Identifierar vilken typ av tjänst genom vilken tjänsten kan nås, till exempel en WWW-server.
2) Adress. Identifierar adressen (värden) för resursen, till exempel www.ripn.net.
3) Namn eller åtkomstväg. Identifierar den fullständiga sökvägen till resursen på den valda värden som vi vill använda för att komma åt resursen, till exempel /home/images/image l.gif.
Till exempel är filen readme.txt som finns på Microsofts webbplats (WWW-server) en resurs med identifieraren: http://www.microsoft.com/readme.txt. Detta betyder att HTTP-protokollet måste användas för att komma åt resursen (åtkomstschemat separeras med ett kolon ":" och anger namnet på det protokoll som används), de nästa två snedstreck separerar serveradressen www.microsoft.com; och även) filnamn /readme.txt.
Vanligtvis, när man hänvisar till datorn där en resurs finns, används en URL eller URN, och när man refererar till hela resursen (typ, värd, sökväg) används en URI. Det är inga misstag att använda en beteckning istället för en annan, men det är viktigt att förklara vad det betyder i sitt sammanhang.
En URI kan innehålla inte bara namnet på resursen, utan också de parametrar som behövs för att representera den. Resursnamnet separeras från parametersträngen med tecknet "?". Parametersträngen består av teckengrupper med en konstant struktur (tokens), åtskilda av tecknet "&", varje sådan token består av parameternamnet och dess värde, åtskilda av tecknet "=", mellanslagstecknet " " ersätts med "+"-tecknet. Tokentecken som inte ingår i ASCII-teckenuppsättningen ersätts med tecknet "%" och det hexadecimala värdet för det tecknet. För den angivna resursen är hela parametersträngen en enda strängparameter, så typen, ordningen eller unikheten för namnen på de enskilda strängparametrarna är inte signifikant. Till exempel:
http://www.exe.com/bm/scrshell.run?in=10&go=ok+and+ok&event=l&event=2
Denna URI innehåller 4 parametrar, varav tre är numeriska och två av dem har samma namn. Analysen och analysen av värdena för individuella parametrar vilar helt på URI:n, i det här exemplet scrshell.run-resursen.
HyperText Markup Language (HTML) är ett språk för att beskriva information som lagras på WWW. HTML-filen kan innehålla speciella koder som indikerar bifogad grafik-, video- eller ljudinformation eller exekverbara koder för informationsvisningsmiljön (webbläsare - Java Script, Java). För Java och JavaScript representerar webbläsarapplikationen operativsystemet eller miljön där de körs, och webbsidan är resursen för att köra dem. Dessa språk bygger inte en webbsida baserad på användardata, utan använder den som en plattform för sina egna handlingar och användarens handlingar. När en webbläsare kommer åt den här filen tolkar den först informationen som är kodad i HTML-filen och presenterar sedan informationen för användaren i lämplig form.
Bokstäverna "HT" i HTML-protokollets namn står för "HyperText" - grundkonceptet för att lägga ut information på WWW. HyperText-dokument innehåller speciella anslutningar som kallas hyperlänkar som placeras i dokumentets text. Hyperlänkar tillåter användaren inte bara att flytta från en del av detta dokument till en annan, utan också att komma åt andra relaterade dokument som finns på WWW.
Common Gateway Interface (CGI) är en WWW-tilläggsstandard som tillåter WWW-servrar att köra program vars argument kan specificeras av användaren. CGI-gränssnittet förbättrar användarens möjligheter och låter honom köra program som är associerade med en given webbsida, vilket ger möjligheten att erhålla dynamisk information från WWW-servern. Till exempel kan en användare av en sådan WWW-server erhålla den senaste väderinformationen genom att köra ett program som frågar den aktuella väderprognosen från databasen. CGI-gränssnittet fungerar huvudsakligen som en gateway mellan WWW-servern och externa körbara program. Den tar emot en begäran från användaren, skickar den till ett externt program och returnerar sedan resultaten till användaren via en dynamiskt uppbyggd webbsida. Samtidigt kan de konstruerade webbsidorna skilja sig radikalt från varandra, eftersom de är utformade i direkt beroende av parametrar som definieras av användaren.
CGI-gränssnittsmekanismen är också universell och kan överföra data mellan alla WWW-servrar. Eftersom CGI-gränssnittet är baserat på körbara filer finns det inga begränsningar för vilken typ av program som kommer att köras i det. Programmet kan skrivas på vilket som helst av programmeringsspråken som låter dig skapa körbara moduler. Ett CGI-program kan också skrivas med operativsystemets kommandospråk som Perl eller Shell.
För närvarande används ASP-teknik (Active Server Pages) flitigt. I huvudsak representerar denna teknik tillämpningen av samma CGI-standard, endast på nivån av ett objektorienterat tillvägagångssätt för att bygga webbsidor.
Kontrollfrågor
1. Hur implementeras applikationsgränssnitt?
2. Vilka är huvudkomponenterna i interaktionsgränssnittet med WEB-applikationer som exempel?
3. Vilka funktioner implementerar CGI-gränssnittet?
Ämne 13. Gränssnitt för informationsinteraktion av mjukvaruapplikationer. Gränssnitt för interaktion av mjukvaruapplikationer med HTTP som exempel. Överföring av förfrågningar och svar.
Låt oss betrakta gränssnittet för interaktion mellan programvaror som använder HTTP som ett exempel.
Gränssnittet implementeras sekventiellt.
Det första steget är när HTTP-klienten (webbläsaren) ansluter till servern. För att göra detta använder den TCP/IP-protokollet och anslutningen sker på en TCP-port som är känd för klienten. Det accepterade HTTP-portnumret är 80; andra TCP-portar är definierade för andra tjänster.
Det andra steget är klientbegäran: klienten skickar en Request-rubrik och eventuellt (beroende på metoden) en begäranmeddelande. Rubriken måste innehålla metod, URL och HTTP-version. Det kan finnas flera fler valfria fält som också ger servern information om hur förfrågan ska behandlas.
Det tredje steget är serversvaret, som består av en header (Response header), där servern anger HTTP-versionen och en statuskod som kan indikera ett lyckat eller misslyckat resultat och dess orsaker. Efter rubriken kommer svarstexten, separerad från rubriken med en tom rad.
Det fjärde steget är att bryta TCP/IP-anslutningen.
Request header kan se ut så här:
Hämta /MyDoc.htm HTTP/1.1
Anslutning: Keep-Alive
Värd: 212.54.196.226
Här: MyDoc.htm - namnet på det begärda dokumentet; GET - begäran typ; Värd - IP-adress; Acceptera - dataformat "förstås" av klienten.
Rubriken för begäran nedan kommer från dokumentet som innehåller formuläret:
POST /Scripts/ReadData.pl HTTP/1.1
Hänvisare: http://212.54.196.226
Anslutning: Keep Alive
Användaragent: Mozilla/3.0 (Win95; I)
Värd: 212.54.196.226
Acceptera: image/gif, image/x-bitmap,
Innehållstyp: application/x-www-form-urlencoded
Innehållslängd: 38
Förnamn=Mary+Ann&Efternamn=Sylvester
Här: POST - metod för att överföra data från formuläret; Refererer - adressen till webbsidan från vilken användaren gick till dokumentet som innehåller formuläret.; Innehållstyp - kodningsmetod för överförda data; Innehållslängd - mängd överförd data (byte); Förnamn, Efternamn - namn på formulärfält; Mary+Ann, Sylvester - överförda värden (mellanrummet ersätts med ett "+"-tecken).
Webbservern svarar på webbläsarens begäran genom att skicka en HTML-fil som föregås av ett svarshuvud.
En typisk svarshuvud innehåller följande data:
Server: Microsoft-IIS/4.0
Innehållstyp: text/html
Set-Cookie: ASPSESSIONIDFFFYXKFR=ACMNFLJANKGBAMPBEGNGLEAB
(HTML-kod)
Denna rubrik genereras av servern. Raden "200 OK" är status för begäran. Om servern inte kunde behandla begäran skulle den generera ett felmeddelande som "404 Object Not Found"; Innehållstyp - innehållstyp. Webbläsaren visar dokumentet (tolkar dess kod som HTML-kod, eftersom innehållstypen är text/html) och väntar på att klienten ska begära (genom att klicka på en hyperlänk) nästa sida på denna sida eller gå till en annan sida. Om sidan innehåller en bild (till exempel i jpeg-format) kommer den att skickas av webbservern till klienten tillsammans med en annan svarshuvud, där innehållstypen blir image/jpeg. Set-Cookie - ställer in värdet på specialinformation som registreras på klientens dator. Detta fält lagrar det aktuella sessions-ID.
Låt oss titta på ett exempel och titta på klientens HTTP-förfrågan mer i detalj. Det kan se ut så här:
POST http://localhost/ HTTP/1.1
Acceptera-språk: sv
Proxy-anslutning: Keep-Alive
paraml=l¶m2=2
Från exemplet kan du se att begäran börjar med ordet "POST". Detta ord hänvisar till en metod för att skicka data till servern där ytterligare begärandedata (raden "param1=1¶m2=2") skickas efter rubriken.
I HTML-dokument anges dataöverföringsmetoden i meddelandesändningsformuläret. Till exempel, för att ta emot denna begäran användes följande formulär:
Som framgår av exemplet är parametrarna skrivna i formuläret
[parameter1 namn]=[parameter1 värden]&[parameter2 namn]=[parameter2 värden] & ...
Vi använder ofta förfrågningsmetoden - "GET". Faktum är att alla förfrågningar som inte kräver att data skickas - som en sidförfrågan - görs på detta sätt. Låt oss ändra förfrågningsformuläret:
vi kommer att få följande HTTP-förfrågan:
HÄMTA http://localhost/?param1=1¶m2=2 HTTP/1.1
Acceptera: image/gif, image/x-xbitmap, image/jpeg, image/pjpeg, */*
Acceptera-språk: sv
User-Agent: Mozilla/4.0 (kompatibel; MSIE 6.0; Windows NT 5.0)
Proxy-anslutning: Keep-Alive
Som du kan se har raden "paraml=l¶m2=2" flyttats högre och läggs till raden "http://localhost/" efter "?" Det första ordet i HTTP-huvudet ändrades också, resten förblev oförändrat.
Fördelen med GET-metoden är att du kan se i webbläsarraden vilken data som skickades. Nackdelarna inkluderar det faktum att längden på data som skickas på detta sätt (till skillnad från POST-metoden) är begränsad - vissa servrar, som vissa webbläsare, har en gräns för längden på adressen till det begärda dokumentet. Följaktligen kan en adress med en lång frågesträng antingen trunkeras, eller så kommer servern att returnera felet "414 Request-URI Too Long".
Litteratur: 1 huvud., 2 huvud., 7 ytterligare., 9 ytterligare..
Kontrollfrågor
1. Hur många steg innehåller applikationsinteraktionsgränssnittet över HTTP?
2. Vad är meningen med Request-huvudet i applikationens interaktionsgränssnitt över HTTP?
3. Vad är innebörden av svarshuvudet i applikationens interaktionsgränssnitt över HTTP?
4. Hur är komponenterna som implementerar användargränssnittet relaterade till applikationsgränssnittet via HTTP?
Datorns hårdvaras kapacitet avgör hårdvara-mjukvara gränssnitt, som kännetecknar de hårdvarufunktioner och datororganisation som är nödvändig och tillräcklig för programutveckling. Gränssnittet mellan hårdvara och mjukvara fångar all information som programmerare behöver om hårdvaran som datorn består av. Detta påverkar inte några aspekter av datorns interna organisation: typen av halvledarelement, strömförsörjningsspänning, design av kretskort etc. Helheten av egenskaper hos datorhårdvara som är väsentliga för programutveckling, d.v.s. för programmerare heter det datorarkitektur. Därför kommer vi att använda termerna arkitektur och mjukvarukontrollerat gränssnitt som synonymer, med förståelse för att ett specifikt mjukvaru-hårdvarugränssnitt motsvarar en specifik arkitektur.
Som redan har noterats är programmering i form av ett hårdvaru-mjukvarugränssnitt endast tillgänglig för systemprogrammerare som skapar program - drivrutiner för att serva kringutrustning, program för att serva lagringsenheter, byta uppgifter, distribuera minne mellan uppgifter, etc., som tillsammans bilda operativsystemet. Operativsystemet introducerar nästa nivås gränssnitt - API-applikationsprogramgränssnittet ( API – Apply Program Interface). API:et introducerar ett system med operatörer som används av programmerare för att utföra I/O-operationer och datalagring, distribuera enheter och minne mellan uppgifter, styra datorenheter och databearbetningsprocesser. Alla API-operatörer implementeras genom operativsystemet, d.v.s. genom lämpliga OS-program som tolkar API-operatörer till en sekvens av gränssnittskommandon för mjukvara och hårdvara implementerade av datorhårdvara. OS-program är en integrerad del av datorhårdvara: det är OS-program som skapar operatörer (funktioner) när det gäller vilka serviceprogram, verktygssystem och applikationsprogram som exekveras.
Således fungerar datorhårdvaran och operativsystemet som ett enda hårdvaru- och mjukvarukomplex - en datorplattform på vilken programvara på högre nivå är byggd, inklusive applikationsprogram som interagerar med hårdvaran genom ett API.
Gränssnitt för hårdvara och mjukvara PAI definierar de funktioner som implementeras av datorhårdvara. Dessa funktioner är vanligtvis indelade i följande grupper:
sammansättning och form för representation av maskininformationsenheter;
typer av data och former för deras presentation;
dataadresseringsmetoder;
kommandosystem;
funktioner för att representera tillståndet för enheter och processer.
De första fyra funktionerna som implementeras av datorhårdvara genererar ett datorkommandosystem som upprättar operationskoder och regler för kodning av adresserna för operanderna som är involverade i operationerna. Kommandosekvenserna som utgör program är korrekta när kommandona specificerar operationer på lämpliga datatyper: heltal, booleaner, teckensträngar, etc. Tillsammans med programmerbara funktioner åtföljs datordrift av händelser som inträffar i takt med enhetens drift (slutförande av in-/utdataoperationer, fel i överförda data, etc.) eller under utförande av kommandon (felaktig operationskod, brott mot adresseringsregler , tillgång till skyddad data och etc.). Under dessa förhållanden bildar datorenheter, som reagerar på slutet av processer eller speciella situationer när de utför operationer som föreskrivs av kommandon, avbryta signaler. Dessa signaler uppfattas av processorn, vilket ger övergång till speciella program som behandlar situationer som uppstår i driften av enheter och under programexekveringen. På grund av detta ger operativsystemet kontroll över enheter och programexekveringsprocesser och kombinerar hårdvara och mjukvara till ett enda hård- och mjukvarukomplex.
Den stora majoriteten av för närvarande använda arkitekturer tillhör klassen processororienterad(processor-center). I detta fall skapas ett specifikt mjukvaru- och hårdvarugränssnitt för varje arkitektur, vilket genererar ett unikt system av kommandon som implementeras av datorns operativsystem. Detta innebär att för varje processor och system av externa enheter skapas ett specifikt operativsystem, som fungerar som grunden för att skriva applikationsprogram och centraliserad hantering av alla systemresurser - enheter och program.
Applikationsprogrammets gränssnitt. Tillverkare av datorhårdvara har utvecklat arkitekturer som förlitar sig på API-centrerade arkitekturer för att skapa ett gränssnitt som används för alla applikationsprogram för att få åtkomst till operativsystemets funktioner och isolera applikationsprogram från hårdvaru- och mjukvarudetaljerna i operativsystemet. .
En av de mest kända API:erna är Posix ( Portabelt operativsystemsgränssnitt baserat på uniX), är den internationella standarden för Unix– liknande operativsystem. 1993 definierade en grupp applikationsutvecklare för Unix-operativsystem sin egen uppsättning av applikationsprogrammeringsgränssnitt (API), som inkluderade 1 179 funktioner. Uniform Unix Specification-standarden blev den moderna industriella versionen av POSIX.
En annan variant API– teknikoberoende maskingränssnitt ( Teknikoberoende maskingränssnitt), ofta kallad helt enkelt MI (Maskingränssnitt). Detta gränssnitt innehåller en uppsättning funktioner i AS/400-datoroperativsystemet, som fungerar enligt ett tvåstegsschema: generering av en programmall - generering av programkod. BAS/400-kompilatorn genererar kod från källtexten MI, som presenteras som en programmall. I det andra steget genererar översättaren en binär programkod från en programmall, och den binära programkoden som genereras av översättaren lagras i datorminnet som ett enda programobjekt. Detta program kallas spårbar(märkbar). Om AS/400-datorn börjar använda, till exempel en 64-bitars processor, skapas en speciell översättare för den nya hårdvaran, som översätter programkoden till en ny binär kod som motsvarar sammansättningen av de data med vilken ny 64-bitars processor fungerar. Som ett resultat har AS/400 ett 64-bitars operativsystem och tusentals 64-bitars applikationer på en dag.
Betydande nackdel API– bristande flexibilitet. Klienten kan inte välja ett operativsystem från en tillverkare, en databas från en annan eller dataskydd från en tredje, eftersom de inte kan fungera som ett enda integrerat system. Det enda sättet att säkerställa flexibilitet är att självständigt kombinera olika komponenter till ett integrerat system. Detta kräver dock medel för användarutbildning och underhåll av mjukvarusystem.
Idén om vad ett operativsystem är har förändrats över tiden. De första datorerna användes endast för att lösa matematiska problem, och programmen var beräkningsalgoritmer skrivna i maskinkoder. När programmeraren kodade program var programmeraren tvungen att självständigt kontrollera datorn och säkerställa exekveringen av sitt program. Med tiden skapades en uppsättning verktyg för att göra det enklare att skriva program. Med utvecklingen av elektroniken förbättrades utrustningen och det blev möjligt att samtidigt exekvera flera program i samband med detta skapades algoritmer för växlingsuppgifter. Uppsättningen av rutiner som ger växling kallades en monitor eller supervisor. Problemet har dock uppstått med att avbryta arbetet med program som innehåller fel och förbrukar datorresurser (till exempel ständigt ockupera processorn eller felaktigt skriva in resultatet av deras arbete i RAM, där andra program finns). En lösning hittades i skapandet av speciella hårdvarumekanismer som skyddar programminnet från oavsiktlig åtkomst av andra program. Eftersom kontroll av dessa mekanismer inte längre kunde inkluderas i själva programmen lades ett speciellt program till monitorn för att kontrollera minnesskyddet. Så här skapades invånarmonitorn. Den konsekventa lösningen av sådana problem syftade till att skapa en universell dator som samtidigt kan lösa en mängd olika problem.
En inbyggd monitor är redan rudimenten för ett operativsystem. Applikationsprogram började endast innehålla implementeringen av deras algoritm och tillgång till monitorn för hjälpalgoritmer, med hjälp av en speciell uppsättning regler som kallas applikationsprogrammeringsgränssnittet. Applikationsprogrammeringsgränssnittet möjliggjorde skapandet av abstrakta koncept. Begreppen fil och filsystem dök upp. Därefter lades många andra program till den inbyggda monitorn, i synnerhet för att underlätta sådana operationer som att kopiera filer, redigera texter, kompilera program från ett programmeringsspråk till maskinkod och annat. Termen resident monitor har omvandlats till operativsystemets kärna.
Startar datorn. BIOS.
Vanligtvis startar datorn när strömmen slås på på frontpanelen på systemenheten, även om moderna datorer har medel för att spara energi som gör att de inte kan stängas av. Att starta en dator är det mest avgörande momentet för en dators drift - för närvarande finns det inga data eller program i RAM-minnet. Det är omöjligt att överföra dem från hårddisken till RAM utan kommandon. För detta ändamål har processorn ett speciellt ben som kallas RESET (omstart). Om en signal tas emot på den (och i ögonblicket för påslagning är det exakt vad som händer), kommer processorn åt en speciellt allokerad minnescell. Det är nödvändigt att denna cell alltid innehåller viss information, även när datorn är avstängd. Ett speciellt chip är designat för detta - ROM (skrivskyddat minne). Detta är också minne, men permanent. Till skillnad från RAM raderas inte ROM när det stängs av. ROM-chipprogrammen är skrivna på fabriken. Denna uppsättning program kallas BIOS - basic input/output system. Detta system är "inbyggt" i datorns moderkort. Dess syfte är att utföra grundläggande åtgärder relaterade till I/O-operationer. BIOS innehåller också ett datorprestandatest som kontrollerar driften av datorns minne och enheter när strömmen slås på. Funktionen för program som är lagrade i BIOS-chippet visas på en svart skärm med vita linjer. I detta ögonblick kontrollerar datorn sina enheter: RAM kontrolleras (hur mycket det finns och om det är i ordning), närvaron av hårddiskar och närvaron av ett tangentbord. Om något inte fungerar kommer programmen som utför kontrollen att rapportera ett problem. Dessutom innehåller det grundläggande input/output-systemet ett program som anropar operativsystemets loader.
Operativsystemladdaren är ett speciellt program utformat för att initiera systemstartprocessen.
Efter att ha laddat operativsystemet utförs allt arbete med processorn och andra enheter med hjälp av speciella mjukvarupaket som ingår i operativsystemet.
Om operativsystemet av någon anledning inte laddas från hårddisken, är det omöjligt att arbeta med datorn. Detta händer om till exempel hårddisken eller operativsystemet är skadat. I det här fallet kan operativsystemet laddas från ett externt lagringsmedium. För att göra detta behöver du en speciell disk, som kallas en systemdisk. Denna metod används för att starta datorn vid felsökning.
Syftet med operativsystemet.
Datorer behövde inte alltid ett operativsystem. Om en dator kunde slås på, börja arbeta och acceptera mänskliga kommandon utan ett operativsystem, då fanns det inget behov av det. Exempel på sådana "datorer" inkluderar spelkonsoler. De har också en processor, RAM-minne där programmet ligger under drift, det finns informationsinmatningsenheter (till exempel en joystick), men det finns inget operativsystem eller det är helt primitivt.
Konsolspelsprogram (och deras data, som musik och bilder) lagras i ett ROM-chip (finns i spelkassetten) eller på en laserdisk. När en patron (eller laserskiva) sätts in i konsolen startar programmet automatiskt och ingen kontroll antas utöver den som krävs av spelskriptet, därför behövs inget operativsystem. Du kan titta på konsolen från andra sidan. När du laddar ett spel kommer du under kontroll av spelets "operativsystem" och du kan bara göra det som finns i spelet, till exempel "springa", "hoppa" och "skjuta". Dess begränsningar och icke-standardiserade karaktär tillåter oss inte att kalla ett videospel för ett "operativsystem" utan citattecken. Detta operativsystem bör:
– vara allmänt accepterat och användas som ett standardsystem på många datorer;
– arbeta med många hårdvaruenheter som tillverkats av olika företag, inklusive tidigare;
– tillhandahålla förmågan att köra en mängd olika program skrivna av olika personer och släppta av olika organisationer;
– tillhandahålla verktyg för att kontrollera, konfigurera och underhålla datorn, dess enheter och program som är installerade på den.
Gränssnitt för hårdvara och mjukvara.
Det finns två deltagare i ett datorsystem – mjukvara och hårdvara. Programvara är alla program som är installerade på datorn, och hårdvara är de komponenter och utrustning som finns inuti systemenheten eller externt anslutna.
Relationen mellan deltagare i ett datorsystem kallas för ett gränssnitt. Interaktionen mellan olika noder är ett hårdvarugränssnitt, interaktionen mellan program är ett mjukvarugränssnitt och interaktionen mellan hårdvara och program är ett hårdvaru-mjukvarugränssnitt.
I en dator tillhandahålls hårdvarugränssnittet av hårdvarutillverkarna. De ser till att alla noder har samma kontakter och arbetar med samma spänningar. Samordningen mellan mjukvara och hårdvara utförs av operativsystemet.
Användargränssnitt.
Om vi pratar om en persondator kan vi indikera en tredje deltagare som arbetar med datorsystemet - det här är en person (vanligtvis kallad användaren). Användaren behöver också interagera med hårdvara och mjukvara.
Det finns olika program och vart och ett måste arbetas på olika sätt. Vissa program är designade för att fungera med ett tangentbord, andra för att fungera med en mus, andra för att fungera med en joystick eller andra kontrollenheter. Vissa program presenterar sina budskap i form av texter på skärmen, andra i form av grafik, andra kanske inte använder skärmen alls och producerar meddelanden i form av tal eller ljud. Det sätt som en person interagerar med ett program och ett program med en person kallas användargränssnittet. Om ett program är gjort på ett sådant sätt att det är bekvämt att arbeta med sägs det ha ett användarvänligt gränssnitt. Om tekniken att arbeta med ett program är omedelbart tydlig, utan att behöva studera instruktioner, sägs det ha ett intuitivt gränssnitt. Konceptet med ett utvecklat användargränssnitt antyder att programmet har stora möjligheter, men att lära sig arbeta med det är inte lätt. Det flexibla gränssnittet gör att programmet kan användas på många olika sätt. Konceptet med ett stelt gränssnitt innebär att endast sådant arbete är möjligt enligt instruktionerna och inget annat. Konceptet med ett primitivt gränssnitt gör att gränssnittet är lätt att lära sig, men obekvämt att använda.
DOS OPERATIVSYSTEM
DOS är det första operativsystemet för persondatorer, som fick stor spridning och var det främsta för IBM PC-datorer från 1981 till 1995. Med tiden ersattes det praktiskt taget av nya, moderna operativsystem Windows och Linux, men i vissa fall finns DOS kvar. bekvämt och det enda möjliga för att arbeta på en dator (till exempel i fall där användaren arbetar med föråldrad utrustning eller programvara som skrivits för länge sedan, etc.)
Användare arbetar med DOS-operativsystemet med hjälp av kommandoraden. DOS-operativsystemet har gjort det möjligt att framgångsrikt arbeta med persondatorer i 15 år, men detta arbete kan inte kallas bekvämt. DOS fungerade som en "mellanhand" mellan användaren och datorn och hjälpte till att förvandla komplexa kommandon för åtkomst till diskar till enklare och mer begripliga, men allt eftersom det utvecklades blev det självt "övervuxet" med ett överflöd av kommandon och började hindra arbetet med datorn. Därmed uppstod behovet av en ny mellanhand - då dök de så kallade skalprogrammen upp.
Ett skal är ett program som körs under operativsystemet och hjälper användaren att arbeta med operativsystemet. Skalprogrammet visar tydligt hela datorns filstruktur: diskar, kataloger, filer. Filer kan sökas, kopieras, flyttas, raderas, sorteras, ändras och köras med bara några få tangenttryckningar. Enkelt, tydligt, bekvämt. Ett av de mest kända och utbredda skalprogrammen runt om i världen heter Norton Commander (NC). NC-skalet döljer för användaren många olägenheter som uppstår när man arbetar med MS DOS-filsystemet, till exempel behovet av att skriva kommandon från kommandoraden. Enkelhet och användarvänlighet är det som gör skal av NC-typ populära i vår tid (dessa inkluderar QDos, PathMinder, XTree, Dos Navigator, Volkov Commander, etc.). De grafiska skalen i Windows 3.1 och Windows 3.11 skiljer sig fundamentalt från dem. De använder konceptet med så kallade "fönster" som kan öppnas, flyttas runt skärmen och stängas. Dessa fönster "tillhör" olika program och speglar deras arbete.
DOS använder FAT-filsystemet. En av dess nackdelar är de strikta begränsningarna för fil- och katalognamn. Namnet kan vara upp till åtta tecken långt. Förlängningen indikeras efter punkten och består av högst tre tecken. Tillägget i filnamnet är valfritt, det läggs till för enkelhetens skull, eftersom tillägget låter dig ta reda på vilket program som skapade det och typen av innehåll i filen. DOS gör ingen skillnad mellan gemener och versaler med samma namn. Förutom bokstäver och siffror kan filnamnet och filtillägget bestå av följande tecken: -, _, $, #, &, @, !, %, (,), (, ), ", ^. Exempel på fil namn i MS DOS: doom .exe, referat.doc.
Eftersom DOS skapades för ganska länge sedan, uppfyller det inte kraven för moderna operativsystem. Den kan inte direkt använda de stora mängderna minne som finns installerade i moderna datorer. Filsystemet använder endast korta filnamn. Olika enheter som ljudkort, videoacceleratorer etc. stöds dåligt.
Multitasking är inte implementerat i DOS, d.v.s. det kan naturligtvis inte utföra flera uppgifter (köra program) samtidigt. DOS har inga medel för kontroll och skydd mot obehöriga åtgärder från program och användare, vilket har lett till uppkomsten av ett stort antal så kallade virus.
Vissa komponenter i DOS-operativsystemet: diskfilerna IO.SYS och MSDOS.SYS (de kan kallas på olika sätt, till exempel IBMBIO.COM och IBMDOS.COM för PC DOS) placeras i RAM-minnet vid uppstart och förblir där permanent. IO.SYS-filen är ett tillägg till det grundläggande I/O-systemet, och MSDOS.SYS implementerar kärnoperativsystemtjänsterna på hög nivå.
DOS-kommandoprocessorn bearbetar kommandon som matats in av användaren. Kommandoprocessorn finns i COMMAND.COM-diskfilen på disken från vilken operativsystemet startar. Vissa användarkommandon, som typ, dir eller copy, exekveras av själva skalet. Sådana kommandon kallas interna eller inbyggda kommandon. För att utföra andra (externa) användarkommandon, söker kommandoprocessorn på skivorna efter ett program med lämpligt namn och, om den hittar det, laddar det in i minnet och överför kontrollen till det. I slutet av programmet tar kommandoprocessorn bort programmet från minnet och visar ett meddelande som indikerar att det är redo att utföra kommandon (DOS-prompt).
Externa DOS-kommandon är program som levereras med operativsystemet som separata filer. Dessa program utför underhållsuppgifter, som att formatera disketter (format.com), kontrollera status för diskar (scandisk.exe), etc.
Enhetsdrivrutiner är specialprogram som kompletterar DOS-inmatnings-/utgångssystemet och ger stöd för ny eller icke-standard användning av befintliga enheter. Med hjälp av DOS-drivrutinen ramdrive.sys är det till exempel möjligt att arbeta med en "elektronisk disk", dvs. en bit datorminne som kan manipuleras på samma sätt som en disk. Drivrutiner placeras i datorns minne när operativsystemet startar, och deras namn anges i en speciell CONFIG.SYS-fil. Denna design gör det enkelt att lägga till nya enheter och låter dig göra det utan att påverka DOS-systemfiler.
MICROSOFT WINDOWS
Grafiska skal Widows 1.0, Widows 2.0, Widows 3.0, Widows 3.1 och Widows 3.11 körde under MS DOS, det vill säga de var inte oberoende operativsystem. Men sedan tillkomsten av Windows öppnade nya möjligheter, kallas Windows inte ett skal, utan en miljö. Windows-miljön kännetecknas av följande funktioner som skiljer den från andra skalprogram:
- Göra flera saker samtidigt. Det är möjligt att köra flera program samtidigt.
– Enhetligt mjukvarugränssnitt. Samspelet mellan program skrivna för Windows är organiserat på ett sådant sätt att det är möjligt att skapa data i vissa program och överföra dem till andra program.
– Enhetligt användargränssnitt. När du väl förstår hur ett program skrivet för Windows fungerar är det inte svårt att förstå ett annat. Ju fler program du läser, desto lättare är det att lära sig nästa program.
- Grafiskt användargränssnitt. Program- och datafiler visas på skärmen som ikoner. Filer manipuleras med musen.
– Enhetligt gränssnitt för hårdvara och mjukvara. Windows-miljön säkerställde kompatibiliteten för en mängd olika hårdvara och program. Utrustningstillverkare brydde sig inte om hur de skulle "gissa" vilka program deras enheter skulle köra, de ville bara arbeta med Windows, och sedan säkerställde Windows driften av enheterna. På samma sätt behövde mjukvaruutvecklare inte längre oroa sig för att arbeta med utrustning som var okänd för dem. Deras uppgift reducerades till att säkerställa interaktion med Windows.
DOS-operativsystemet med dess grafiska skal Windows 3.1 och Windows 3.11 ersattes av fullfjädrade operativsystem i MS Windows-familjen (först Windows 95, sedan Windows 98, Windows 2000, Windows XP). Till skillnad från Windows 3.1 och Windows 3.11 startar de automatiskt efter att datorn har slagits på (om bara detta system är installerat).
I MS Windows används en modifiering av FAT-filsystemet – VFAT – för att lagra filer. I den kan längden på fil- och katalognamn nå 256 tecken.
I operativsystemet Windows används musen flitigt när man arbetar med fönster och applikationer. Vanligtvis används musen för att markera bitar av text eller grafiska objekt, markera och avmarkera rutor, välja menykommandon, välja verktygsfältsknappar, manipulera kontroller i dialoger och "rulla" dokument i fönster.
I Windows används även höger musknapp aktivt. Genom att placera muspekaren över ett objekt och högerklicka kan du öppna den så kallade "kontextmenyn", som innehåller de vanligaste kommandona som är tillämpliga på detta objekt.
Genvägar låter dig komma åt ett program eller dokument från flera platser utan att skapa flera fysiska kopior av filen. På skrivbordet kan du placera inte bara ikoner (ikoner) för applikationer och enskilda dokument, utan också mappar. Mappar är ett annat namn för kataloger.
En betydande innovation i Windows 95 var Aktivitetsfältet. Trots sin begränsade funktionalitet gör den multitasking tydlig och gör växlingen mellan applikationer mycket snabbare än i tidigare versioner av Windows. Externt är aktivitetsfältet en remsa, vanligtvis placerad längst ner på skärmen, som innehåller applikationsknappar och Start-knappen. På höger sida finns vanligtvis en klocka och små ikoner för program som för närvarande är aktiva.
Windows-skrivbordet är designat för att göra det så enkelt som möjligt för nybörjare, samtidigt som det ger maximal anpassning för att passa avancerade användares specifika behov.
LINUX OPERATIVSYSTEM
Linux är ett operativsystem för IBM-kompatibla persondatorer och arbetsstationer. Det är ett operativsystem för flera användare med ett nätverksanslutet grafiskt fönster, X Window System. Operativsystemet Linux stöder öppna systemstandarder och Internetprotokoll och är kompatibelt med Unix-, DOS- och MS Windows-system. Alla komponenter i systemet, inklusive källkod, distribueras med en licens för gratis kopiering och installation för ett obegränsat antal användare.
Operativsystemet utvecklades i början av 1990-talet av Linus Torvald, student vid Helsingfors universitet (Finland), med deltagande av Internetanvändare, anställda vid forskningscentra, olika stiftelser och universitet.
Som ett traditionellt operativsystem utför Linux många av samma funktioner som DOS och Windows, men operativsystemet är särskilt kraftfullt och flexibelt. Linux tillför hastigheten, effektiviteten och flexibiliteten hos Unix till persondatoranvändaren samtidigt som den drar fördel av alla fördelar med en persondator. När du arbetar med musen används alla tre knapparna aktivt, i synnerhet används mittknappen för att infoga textfragment.
Ur ekonomisk synvinkel har Linux en annan mycket betydande fördel - det är ett gratis system. Linux distribueras under GNU General Open License under Free Software Foundation, vilket gör detta operativsystem tillgängligt för alla. Linux är upphovsrättsskyddat och inte i det offentliga området, men GNU General Public License är nästan detsamma som att göra den tillgänglig för allmänheten. Det är designat på ett sådant sätt att Linux förblir gratis och samtidigt ett standardiserat system. Det finns bara en officiell version av Linux-kärnan.
Operativsystemet Linux ärvde ytterligare två anmärkningsvärda funktioner från Unix: det är ett fleranvändar- och multi-tasking-system. Multitasking innebär att systemet kan utföra flera uppgifter samtidigt. Fleranvändarläge är ett läge där flera användare kan arbeta i systemet samtidigt, och var och en av dem interagerar med systemet via sin egen terminal. En annan fördel med detta operativsystem är möjligheten att installera det tillsammans med Windows på en dator.
Med Linux-systemet kan du förvandla vilken personlig maskin som helst till en arbetsstation. Nuförtiden är Linux operativsystemet för företag, utbildning och individuell programmering. Universitet runt om i världen använder Linux i programmerings- och operativsystemdesignkurser. Linux har blivit oumbärligt i breda företagsnätverk, såväl som för att organisera Internetnoder och webbservrar.
Modern Linux ger möjlighet att använda flera typer av grafiska gränssnitt: KDE (K Desktop Environment), GNOME (GNU Network Model Environment) och andra. I vart och ett av dessa skal ges användaren möjlighet att arbeta med flera skrivbord samtidigt (medan det i MS Windows alltid finns ett skrivbord, som måste vara belamrat med fönster).
En dator tillhandahåller olika resurser för att lösa ett problem, men för att göra dessa resurser lättillgängliga för människor och deras program behövs ett operativsystem. Den döljer komplexa och onödiga detaljer för användaren och ger honom ett bekvämt gränssnitt att arbeta med. Operativsystem kan tillhandahålla andra funktioner: sätt att skydda information lagrad på datordiskar; flera användares arbete på en dator (fleranvändarläge), möjligheten att ansluta en dator till ett nätverk, samt att kombinera datorresurserna för flera maskiner och dela dem (klustring).
Shatsukova L.Z. Datavetenskap. Internet textbook.http://www.kbsu.ru/~book
Anna Chugainova
en uppsättning enheter designade för automatisk eller automatiserad databehandling kallas datateknik.
Datorsystem- Det här specifik uppsättning enheter och program som interagerar med varandra ( hård- och mjukvarusystem), utformad för att tjäna en arbetsplats. Vilken komponent som helst i ett datorsystem (central processor, RAM eller externt minne, extern enhet, program, etc.) och de funktioner den tillhandahåller kallas resurs. Solens struktur kan representeras som en pyramid.
Programvara
Systemmjukvara
Logisk enhetshantering
Fysisk enhetshantering
Hårdvara
Hårdvara inkludera fysiska enheter (utrustningskomponenter) som är involverade i den automatiserade behandlingen av användarinformation.
Fysisk enhetshantering utförs av program som interagerar med hårdvarustrukturer.
Logisk enhetshantering implementera användarorienterade program som är oberoende av fysiska enheter. Baserat på denna nivå kan nya logiska resurser skapas. Till exempel kan flera logiska diskar skapas på en hårddisk, som, ur användarens synvinkel, inte skiljer sig från att arbeta med flera fysiska diskar.
Systemmjukvaraär en uppsättning program utformade för att säkerställa driften av datorer och datornätverk. En integrerad del av systemmjukvaran är programmeringssystem, som tjänar till att stödja hela den tekniska cykeln av mjukvaruutveckling.
Programvaraär en uppsättning sammankopplade program för att lösa problem av en viss klass inom ett specifikt ämnesområde.
Den centrala länken i datorsystemet är dator.
Dator- Det här elektronisk anordning, designad för att automatisera skapandet, lagringen, bearbetningen och transporten av data. Grunden för alla moderna datorer är klockgenerator, genererar elektriska signaler (pulser), vars frekvens bestämmer klockfrekvens. Tidsintervallet mellan intilliggande pulser bestämmer tiden för en klockcykel för datorn (eller helt enkelt arbetstakt). Klockfrekvensen bestämmer ganska objektivt hastigheten på en dator. Genom att känna till klockfrekvensen och antalet klockcykler som krävs för att utföra en operation, kan du exakt bestämma exekveringstiden för denna operation. Att styra en dator handlar faktiskt om att hantera distributionen av signaler mellan enheter. Management kan vara programvara eller interaktiv.
Programvarukontroll signalfördelning sker automatiskt.
Signalfördelning kan styras manuellt med hjälp av externa kontroller - knappar, strömbrytare etc. I moderna datorer extern hanteringen är till stor del automatiserad tack vare användningen av speciella hårdvarulogiska gränssnitt, till vilka externa styr- och datainmatningsenheter är anslutna: mus, joystick, tangentbord etc. Sådan styrning kallas interaktiv .
Datorsystemkonfiguration kallas dess sammansättning, inklusive hårdvara Och programvara, som vanligtvis betraktas separat. Principen att dela upp ett datorsystem i hårdvara Och mjukvarukonfigurationär av särskild betydelse för datavetenskap, eftersom lösningen på samma problem mycket ofta kan tillhandahållas av både hårdvara och mjukvara. Urvalskriterierna är prestanda och effektivitet. Vi får dock inte glömma att en sådan uppdelning är villkorad, eftersom mjukvara och hårdvara fungerar i en dator i en oupplöslig anslutning och i kontinuerlig interaktion.
Hårdvarukonfiguration Ett datorsystem är en samling utrustning ansluten till en dator. Moderna datorer och datorsystem har block-modulär design(hårdvarukonfiguration), som kan monteras från färdiga noder och block.
Programvarukonfiguration Ett datorsystem är en samling program installerade på en dator. Program för datorer - det är en form av att representera data och kommandon utformade för att producera specifika resultat. Arbetet med datorprogram har en karaktär på flera nivåer.
På varje arbetsplats skapas mjukvaru- och hårdvarukonfigurationen på ett sådant sätt att den löser sig mest effektivt specifik praktiska problem. Olika datorer kan vara lika i sin arkitektur och funktionella syfte, men har olika mjukvaru- och hårdvarukonfigurationer.
Tillsammans med hårdvara och mjukvara i datorsystem, i vissa fall anser de informativt Och matematisk säkerhet.
Under informationsstöd förstå en uppsättning program och förberedda data för att dessa program ska fungera. Till exempel, i en textredigerare, för att driva ett automatiskt stavningskontrollsystem, förutom hårdvara och mjukvara, är det nödvändigt att ha speciella uppsättningar av ordböcker som innehåller en förberedd referensdatamatris.
programvara datorsystem är uppsättning programvara och informationsstöd. Som regel är den "hårdkodad" till ROM-chips och används i specialiserade datorsystem (omborddatorer på bilar, flygplan, fartyg, etc.).
Hårdvara för datorsystem
| TILL |
Datorsystemhårdvara avser en uppsättning enheter och instrument som är nödvändiga för att utföra specifika typer av arbete. Enligt metoden för arrangemang av anordningar i förhållande till centrala behandlingsenheten(CPU) särskilja inre Och extern enheter. Externa enheter är majoriteten I/O-enheter data (kallas även kringutrustning enheter) och några långtidslagringsenheter data (externt minne). För att systemet ska fungera måste hårdvaran koordineras med varandra med hjälp av hårdvarugränssnitt, både på den fysiska nivån och på den logiska nivån. Fysiskt koordineras hårdvaran med hjälp av olika enheter (mekaniska och elektriska kontakter, bussar, styrenheter), logiskt - med hjälp av program som kallas enhetsdrivrutiner.
Hårdvarugränssnitt- Det här standardiserade hårdvarulogiska enheter, säkerställa samordning av arbetet mellan enheter, noder och block i datorsystemet. Standarder för hårdvarugränssnitt kallas protokoll, som definierar uppsättningen tekniska villkor som är nödvändiga för samordnad drift av enheter. Närvaron av standardgränssnitt gör att du kan förena dataöverföring mellan enheter, oavsett deras funktioner.
I arkitekturen för alla datorsystem finns det många hårdvarugränssnitt, som kan delas in i två grupper: sekventiell Och parallell.
Parallella gränssnitt– enheter som används för samtidig överföring av en grupp bitar. Antalet bitar som ingår i ett meddelande bestäms av gränssnittets bitkapacitet. Till exempel överför åttabitars parallella gränssnitt en byte data per cykel. Prestanda för parallella gränssnitt mäts i byte per sekund (byte/s; KB/s; MB/s). De används där dataöverföringshastigheten är viktig: för att ansluta utskriftsenheter, enheter för inmatning av grafisk information och enheter för inspelning av data på externa media.
Seriella gränssnitt- enklare enheter. Datautbyte utförs sekventiellt bit för bit. Deras prestanda mäts i bitar per sekund (bps; Kbps; Mbps). Seriella gränssnitt kallas ofta asynkrona gränssnitt eftersom de inte kräver synkronisering av driften av de sändande och mottagande enheterna. På grund av bristen på synkronisering åtföljs överföringen av användbar data av tjänstepaket, det vill säga en byte med användbar data kan innehålla 1–3 tjänstebitar. Inledningsvis var genomströmningen av seriella gränssnitt mindre än parallella, och effektiviteten var lägre. Därför användes de för att ansluta "långsamma enheter" (enkla utskriftsenheter av låg kvalitet, in- och utmatningsenheter för symbolisk information och signalinformation, kontrollsensorer, kommunikationsenheter med låg prestanda, etc.), samt i fall där det fanns inga begränsningar på varaktigheten av utbytesdata. Men med utvecklingen av tekniken har det nu dykt upp seriella höghastighetsgränssnitt som inte är sämre än parallella och ofta överträffar dem i genomströmning.
Klassificering av datorer
| MED |
Det finns en hel del olika metoder för att klassificera datorer. De metoder som oftast används i teknisk litteratur och media inkluderar följande:
– enligt det avsedda syftet;
– efter specialiseringsnivå.
– efter standardstorlekar;
– om kompatibilitet;
– efter typ av processor som används.
Klassificering efter syfte– en av de tidigaste klassificeringsmetoderna. Baserat på denna princip skiljer de åt stordatorer, minidator, mikrodator Och personliga datorer (PC).
Stordatorer (stordator eller superdatorer). De används i mycket stora företag, banker eller inom sektorer av den nationella ekonomin. Högpresterande superdatorer används för att lösa problem inom försvarskomplexet, kärnfysik, rymdproblem, meteorologi och seismisk farmakologi. På basis av en superdator skapas datorcenter, som inkluderar flera avdelningar (grupper):
– systemprogrammeringsgrupp, tillhandahållande hårdvara-mjukvara gränssnitt datorsystem;
– applikationsprogrammeringsgrupp, tillhandahållande användargränssnitt datorsystem;
– Teknisk servicegrupp.
– Databeredningsgrupp.
– informationsstödgrupp som skapar dataarkiv i formuläret programbibliotek Och databanker;
– datautmatningsavdelningen, som tar emot data från den centrala processorn och omvandlar den till ett formulär som är bekvämt för kunden, till exempel skriver ut det på skrivare.
Stora datorer kännetecknas av höga utrustnings- och underhållskostnader. Den centrala processorn i ett sådant datorsystem består av flera rack med utrustning och är placerad i ett separat rum. För att öka effektiviteten arbetar superdatorn samtidigt med flera uppgifter och, naturligtvis, med flera användare. Denna fördelning av datorsystemresurser kallas tidsdelningsprincipen.
Minidator. Datorer i denna grupp skiljer sig från stora datorer i sin reducerade storlek och därmed lägre produktivitet och kostnad. Sådana datorer används av stora företag, vetenskapliga institutioner och universitet, där utbildningsverksamhet kombineras med vetenskapligt arbete. Minidatorer används ofta för att styra produktionsprocesser och samtidigt lösa andra problem. Det kan till exempel användas av ekonomer för att kontrollera kostnaderna för produkter, i bokföringen för att registrera primär dokumentation och förbereda regelbundna rapporter för skattemyndigheter etc. Arbetet med minidatorer organiseras också med hjälp av en datorcentral, dock inte lika många som på stora datorer.
Mikrodator. Datorer av denna klass är tillgängliga för många företag. En datorcentral krävs inte för att underhålla en sådan dator. Det räcker med ett litet datorlaboratorium, som nödvändigtvis inkluderar högt kvalificerade programmerare som kombinerar egenskaperna hos system- och applikationsprogrammerare. Mikrodatorer används också i stora datorcentraler för att utföra hjälpoperationer, till exempel operationer för preliminär databeredning.
Personliga datorer (PC ). Denna klass av datorer har genomgått en särskilt snabb utveckling de senaste 20 åren. Den är utformad för att tjäna en arbetsplats. Trots sin lilla storlek och relativt låga kostnad har moderna datorer hög prestanda. Många PC-modeller överträffar stordatorerna på 70-talet, minidatorerna på 80-talet och mikrodatorerna från första hälften av 90-talet. Datorn kan mycket väl möta behoven hos små företag och privatpersoner. Datorer blev särskilt populära efter 1995 på grund av Internets snabba utveckling. De vanligaste spelen på persondatorer är spel, textredigerare, databaser, informationssystem, kalkylblad, programmeringssystem etc. PC är också ett bekvämt sätt att automatisera utbildningsprocessen inom alla discipliner, ett sätt att organisera distansinlärning (korrespondens). , och ett sätt att organisera fritiden. De används ofta för hemarbete, vilket är särskilt viktigt under förhållanden med begränsad anställning. Fram till 2002 gällde internationella standarder inom området PC, som fastställde följande kategorier av persondatorer:
– massdator ( Konsument PC);
– Business PC (kontors-PC);
– bärbar dator ( Mobil PC);
- arbetsstation ( Arbetsstation PC);
– underhållningsdator ( Underhållning).
Framsteg inom hårdvara har gradvis suddat ut gränserna mellan kategorier, så uppdatering av standarder har upphört, även om det är användbart att känna till denna klassificering när du köper en PC för specifika uppgifter.
Klassificering efter specialiseringsnivå. Datorer är indelade i: universell Och specialiserade. Konfigurationen (datorsystemets sammansättning) av en universell dator kan vara godtycklig. Till exempel kan samma PC användas för att arbeta med text, musik, grafik, foto- och videomaterial. Specialiserade datorer är designade för att lösa ett specifikt antal problem. Dessa inkluderar till exempel omborddatorer på bilar, fartyg, flygplan och rymdfarkoster. Specialiserade minidatorer inriktade på att arbeta med grafik kallas grafiska stationer. De används vid framställning av filmer och videor, såväl som reklamprodukter. Specialiserade datorer som ansluter företagsdatorer till ett nätverk kallas filservrar. Datorer som överför information över Internet kallas nätverksservrar.
Klassificering efter storlek gäller persondatorer. Beroende på standardstorlekarna är datorer indelade i skrivbordet(skrivbord) bärbar(anteckningsbok), Ficka(palttop) mobila datorenheter(kombinera funktionerna hos en pocket PC och mobil kommunikation). Numera har de blivit mycket använda bärbara datorer.
Bärbar dator(på engelska anteckningsbok- anteckningsblock, anteckningsblock PC) - en bärbar persondator, vars hölje kombinerar typiska PC-komponenter, inklusive en skärm, tangentbord med pekplatta, högtalare, mikrofon, webbkamera och batterier. Tack vare sin lilla storlek, vikt och moderna batterier är den bärbara datorn väldigt lätt att använda, gör att du kan ta den med dig på vägen och arbeta utan att ladda i 1 till 14 timmar. Världens första allmänt tillgängliga bärbara datormodell, Osborne-1, skapades av uppfinnaren Adam Osborne och släpptes på marknaden 1981. Efterfrågan på de första bärbara datorerna var extremt hög, vilket gjorde Osborne Computer Corporation till det snabbast växande företaget vid den tiden. Beroende på deras syfte och tekniska egenskaper finns det följande klassificering av bärbara datorer: budget bärbara datorer, medelklass bärbara datorer, företag bärbara datorer, multimedia bärbara datorer, spel bärbara datorer, mobila arbetsstationer, mode bärbara datorer, robusta bärbara datorer, bärbara datorer med pekskärm.
Klassificering efter kompatibilitet. Kompatibilitet bestämmer utbytbarheten av komponenter och enheter avsedda för olika datorer, förmågan att överföra program från en dator till en annan och förmågan hos olika typer av datorer att arbeta tillsammans med samma data. Förbi hårdvarukompatibilitet det finns sk hårdvaruplattformar. Idag är de två vanligaste hårdvaruplattformarna: IBM PC Och Apple Macintosh. Förutom hårdvarukompatibilitet finns det andra typer av kompatibilitet: programvarukompatibilitet, kompatibilitet på operativsystemnivå, datakompatibilitet.
Klassificering efter typ av processor som används. Den typ av processor som används präglar till stor del datorns tekniska egenskaper. Även om datorer tillhör samma hårdvaruplattform kan de skilja sig åt i vilken typ av processor de använder.
Klassisk datormodell enligt John von Neumann
| N |
Trots de tekniska framstegen har det inte skett några betydande förändringar i den grundläggande strukturen och driftsprinciperna för moderna datorer. De flesta moderna datorer är baserade på allmänna logiska principer för drift av datorenheter, formulerad redan 1946 av den amerikanske matematikern John von Neumann Enligt von Neumann bör arkitekturen för en universell dator byggas i enlighet med följande principer.
Binär kodningsprincip. All information som kommer in i datorn representeras i binära koder.
Programstyrningsprincip. Den erforderliga beräkningsordningen är unikt specificerad av algoritmen och beskrivs av en sekvens av kommandon som bildas program. Varje instruktion specificerar koden för operationen som ska utföras och adresserna till operanderna som är involverade i operationen. Beräkningsprogrammet placeras i datorns lagringsenhet, vilket säkerställer automatisk exekvering av kommandon och som ett resultat en ökning av datorns hastighet.
Principen om minneshomogenitet. Program och data lagras i samma minne. Därför skiljer inte datorn på vad som finns lagrat i en given minnescell: ett nummer, text eller ett kommando. Olika typer av information skiljer sig åt i hur de används, men inte i hur de är kodade. Tack vare detta blir det möjligt att använda samma operationer för att bearbeta siffror och kommandon, det vill säga att programkommandon blir lika tillgängliga för bearbetning som siffror.
Riktningsprincipär att, strukturellt sett, består huvudminnet av numrerade celler. Cellnumret avgör det adress, vilket är maskinidentifierare(namn) på ett värde eller kommando. Vilken cell som helst är tillgänglig för processorn när som helst. Att hämta innehållet i en cell efter adress förstör inte informationen som lagras i den, eftersom en kopia av innehållet väljs.
Datorer byggda i enlighet med von Neumanns principer kallas datorer von Neumann arkitektur. Den klassiska datormodellen enligt von Neumann har följande struktur.
| I/O-enheter |
| Minnesenhet |
I det angivna blockschemat indikerar dubbla linjer informationsflöden och enkla linjer indikerar styrsignaler.
Huvudenheterna för en sådan dator är: processor, minne (lagringsenhet), in-/utgångsenheter. Alla enheter är sammankopplade med kommunikationskanaler (eller bussar) genom vilka information överförs. Processorn bestämmer datorns generering och prestanda: prestandan beror till stor del på processorn. Processorn innefattar en aritmetisk logikenhet och en styrenhet. Aritmetisk logisk enhet(ALU) används för databehandling, det vill säga implementerar aritmetiska och logiska operationer. Kontrollenhet(CU) utför funktionerna att kontrollera alla datorenheter och organisera processen för programexekvering. Gå till funktioner minne(Lagring) inkluderar: ta emot information från andra enheter, lagra information, utfärda information på begäran till andra enheter i maskinen. I/O-enheterär avsedda för att mata in källdata från externa enheter till datorns minne och mata ut beräkningsresultat.
Relaterad information.
Användargränssnitt, aka användargränssnitt(UI - engelska användargränssnitt) är en typ av gränssnitt där den ena sidan representeras av en person (användare), den andra av en maskin/enhet. Det är en uppsättning medel och metoder genom vilka användaren interagerar med olika, oftast komplexa, maskiner, enheter och utrustning.
Mjukvarugränssnitt- Funktionalitet som en mjukvarukomponent tillhandahåller andra programvarukomponenter.
Två typer av sådan funktionalitet kan särskiljas:
den som används för att skapa applikationsprogram - applikationsprogrammeringsgränssnittet (API);
den som används för att skapa systemkomponenter och kan kallas operativsystemskomponentens programmeringsgränssnitt eller systemprogrammeringsgränssnittet (SPI, engelska systemprogrammeringsgränssnitt).
Hårdvara och mjukvara gränssnitt- dessa är programfunktioner som styr inmatning/utmatning av information till externa enheter.
3. Nummersystem. Positionella och icke-positionella nummersystem. Bas. Ansvarsfrihet.
Nummersystem- en symbolisk metod för att skriva siffror, som representerar siffror med hjälp av skrivna tecken.
Nummersystem:
ger representationer av en uppsättning tal (heltal och/eller reella);
ger varje nummer en unik representation (eller åtminstone en standardrepresentation);
återspeglar den algebraiska och aritmetiska strukturen hos tal.
I positionsnummersystem samma siffertecken (siffra) i beteckningen för ett tal har olika betydelser beroende på platsen (siffran) där det finns. Uppfinningen av positionsnumrering, baserad på platsbetydelsen av siffror, tillskrivs sumererna och babylonierna; Sådan numrering utvecklades av hinduerna och fick ovärderliga konsekvenser i den mänskliga civilisationens historia. Sådana system inkluderar det moderna decimaltalssystemet, vars uppkomst är förknippad med att räkna på fingrar.
I icke-positionella nummersystem värdet som en siffra anger beror inte på dess position i talet. I det här fallet kan systemet införa restriktioner för exempelvis siffrornas position så att de är ordnade i fallande ordning.
Rang (position, plats)är ett strukturellt element för att representera tal i positionsnummersystem. Siffran är "arbetsplatsen" för siffran i numret. Serienumret för en siffra motsvarar dess vikt - en faktor som värdet på siffran i ett givet talsystem måste multipliceras med.
Nummersystemsbasär antalet siffror och symboler som används för att representera ett tal. Till exempel p=10.
Att bestämma basen är mycket enkelt, du behöver bara räkna om antalet signifikanta siffror i systemet. Enkelt uttryckt är detta numret från vilket den andra siffran i numret börjar. Till exempel använder vi siffrorna 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Det finns exakt 10 av dem, så basen i vårt talsystem är också 10, och talsystemet är kallas "decimal". Ovanstående exempel använder siffrorna 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 (extra 10, 100, 1000, 10000, etc. räknas inte). Det finns också 10 huvudtal här, och talsystemet är decimalt.
