Введение

У персонального компьютера есть два важных преимущества по сравнению со всеми другими видами компьютеров: он имеет относительно простое управление и может решать достаточно широкий класс задач.

Если ранее на ЭВМ могли в основном работать только профессиональные программисты (практически для любой задачи приходилось создавать свою программу), то теперь ситуация коренным образом изменилась. В настоящее время разработаны десятки тысяч программ по всем областям знаний. С ними работают десятки миллионов квалифицированных пользователей.

Согласно статистическим данным, самыми распространенными и используемыми программами являются операционные системы и текстовые редакторы.

Знание характеристик компьютерных устройств поможет квалифицированному пользователю выбрать оптимальную конфигурацию персонального компьютера для решения поставленной практической задачи.

Учебное пособие разработано на основе “Положения о проведении занятий и приёме экзамена по курсу “Основы информатики и вычислительной техники” для аспирантов Башкирского государственного университета.

Пособие составлено из ответов на достаточно широкий класс вопросов (220 вопросов), связанных с применением персональных компьютеров. Его можно применять как при подготовке к экзамену, так и при самостоятельном обучении работе на компьютере.

Первый раздел посвящена IBM -совместимым компьютерам. Рассказано о принципах фон Неймана, поколениях ЭВМ и истории процессоров Intel. Подробно рассмотрены компьютерные устройства, входящие в состав IBM PC. Характеристики устройств даны на январь 1999 г.

В последние 2-3 года большинство персональных компьютеров работает под управлением операционной системы Windows 95. Второй раздел содержит ответы на вопросы по данной операционной среде и ее основным приложениям: Проводник, графический редактор Paint, текстовой редактор Word и электронные таблицы Excel.

">Раздел 1 Что такое компьютер

Вопросы по истории ЭВМ

Расскажите об изобретателях доэлектронных вычислительных машин?

Одним из самых известных изобретателей доэлектронных вычислительных машин считается Блез Паскаль, который в 1642 г. разработал устройство, механически выполняющее сложение чисел. Он создал десятки вариантов, некоторые из слоновой кости. Блез Паскаль хотел облегчить жизнь отцу, который работал интендантом. Его машина облегчала работу, но не заменяла человека.

Отметим также английского математика Чарльза Бэбиджа, который в первой половине XIX века пытался построить универсальное вычислительное устройство, которое могло бы работать без участия человека. Для этого она должна была уметь исполнять программы, вводимые с помощью перфокарт.

Кто изобрел первую российскую доэлектронную вычислительную машину?

В России первая механическая вычислительная суммирующая машина была изобретена не позднее 1770 г. в Литве часовым мастером Якобсоном. Машина была девятиразрядной.

Назовите принципы фон Неймана?

В 1945 году математик Джон фон Нейман опубликовал принципы функционирования компьютеров. Согласно фон Нейману, компьютер должен состоять из следующих устройств [1, стр. 14]:

Арифметически - логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции.

Устройство управления, которое организует процесс выполнения программы.

Запоминающее устройство, или память, для хранения программы и данных. Состоит из некоторого набора пронумерованных ячеек, в которых находятся команды программы и фрагменты данных.

Внешние устройства для ввода и вывода информации.

Как работает электронная вычислительная машина?

В общих чертах работу компьютера можно представить следующим образом [там же, стр. 15-16]. Вначале с помощью устройства ввода/вывода в память компьютера помещается текст программы. Устройство управления считывает содержимое ячейки памяти, в которой хранится первая команда программы. Данная команда может задавать выполнение арифметических или логических операций, чтение данных из памяти или запись полученных результатов в память, обмен информацией с внешними устройствами и т.д. Далее будет выполнена команда из следующей по очереди ячейки памяти или некоторой другой ячейки, заданной с помощью команды перехода. Это позволяет использовать один и тот же набор команд программы многократно (т.е. выполнять цикл), хотя в программе данный набор команд описан только один раз. Т.о. выполнение программы производится компьютером автоматически, без участия человека. Учитывая, что скорость современных персональных компьютеров достигает 150 - 500 млн. операций в секунду, решение некоторых задач на компьютере в десятки тысяч раз эффективнее ручного счета.

Какие достоинства имеет применение циклов в компьютере?

Во-первых, возможность применения циклов при выполнении программ сокращает их размер и время разработки в сотни и тысячи раз. Во-вторых, компьютеры умеют только быстро и точно выполнять готовые программы, но без них они ничего сами сделать не смогут. В-третьих, время разработки современных компьютерных программ (включая игры) может занимать несколько десятков или сотен лет.

Применяются ли принципы фон Неймана при разработке современных компьютеров?

Схема устройства современных компьютеров отличается от схемы, предложенной Джоном фон Нейманом. Во-первых, арифметическое - логическое устройство и устройство управления объединены в одно устройство - центральный процессор. Во-вторых, компьютер может одновременно выполнять несколько программ, точнее, чередовать их выполнение. В-третьих, процесс выполнения программ может быть временно прерван или отложен из-за поступивших сигналов от внешних устройств компьютера - прерываний [2].

Расскажите о поколениях ЭВМ?

Первый компьютер на основе электронных ламп был создан в 1946 г. и назывался ENIAC (электронный числовой интегратор и компьютер) с производительностью 5000 операций в секунду. Компьютеры на электронных лампах относятся к I поколению ЭВМ. Подобные ЭВМ занимали несколько комнат. А некоторые - отдельные здания. Управление подобными машинами производилось посредством специальных переключателей.

В 1948 г. ученые в лаборатории Bell Labs изобрели транзистор. В течение следующих 10 лет появились ЭВМ на транзисторах, что уменьшило их размеры и повысило быстродействие до 1 млн. операций в секунду. Это ЭВМ II поколения.

Первая отечественная электронная цифровая вычислительная машина МЭСМ была разработана в период с 1946 по 1950 г. в Институте электрохимии АН УССР [3]. Машина содержала порядка 6000 электронных ламп.

Первый компьютер фирмы IBM был создан в 1953 г. и назывался IBM 701. Ввод программы осуществлялся с помощью перфокарт.

Первый игровой компьютер - êîìïüþòåð Geniac, разработанный в 1956 г.

В 1967 г. в СССР разработана самая мощная вычислительная машина семейства БЭСМ - БЭСМ 6. По данным [3] считается последней успешной отечественной разработкой. Быстродействие БЭСМ 6 равно 1 млн. операций в секунду.

III поколение ЭВМ работало на интегральных схемах. На одной схеме могло помещаться несколько транзисторов и соединений между ними. Коммерческое распространение интегральных схем началось в 1961 г. Первым компьютером на интегральных схемах считается компьютер “Аполлон”, разработанный NASA в 1968 г. Устанавливался на космических кораблях. Участвовал в первом полете на Луну.

IV поколение ЭВМ основано на БИС - больших интегральных схемах. Количество транзисторов на одной БИС стало таким большим, что одна БИС могла выполнить все функции арифметического - логического устройства, т.е. центрального процессора. Это случилось в 1970 г. Термин БИС в настоящее время применяется довольно редко. Вместо него используют термин - микропроцессор.

Подобные микропроцессоры выпускались тысячами. Вначале любители, а затем и фирмы начали создавать на их основе небольшие ЭВМ. Это позволило снизить цены на них. Подобные ЭВМ, предназначенные для 1-2 пользователей, называют персональными. Этим они отличаются от больших или суперЭВМ, у которых десятки пользователей.

Зачем нужны персональные компьютеры

Какие компьютеры называют персональными?

Персональными называются компьютеры, на которых может одновременно работать только один пользователь. Персональные компьютеры имеют только одно рабочее место.

В 80 годы и наши дни выпускаются десятки различных типов ЭВМ. Однако первое место на рынке персональных компьютеров занимают компьютеры IBM PC. Примерно 90% из персональных машин - IBM совместимые.

Какие компьютеры называют IBM совместимыми?

Компьютеры различных производителей, созданные по стандарту персональных компьютеров IBM, называются IBM совместимыми.

Данные компьютеры могут быть собраны из независимо созданных комплектующих по единой схеме. Необходимое условие - каждая деталь должна удовлетворять определенному общепринятому стандарту. Различают программную и аппаратную совместимость.

Что такое программная и аппаратная совместимость?

Аппаратная совместимость: а) комплектующие, удовлетворяющие одному стандарту, являются взаимозаменяемыми; б) различные части компьютера не конфликтуют между собой.

Программная совместимость: программы, разработанные на одной машине, будут правильно работать и на другой.

Примечание. Для проверки программной совместимости в начале 90 годов рекомендовалось использование компьютерных игр, например, DOOM.

Можно ли вместо термина “IBM совместимый компьютер” применять термин “компьютер IBM”?

Нет, т.к. некоторые компьютеры фирмы IBM не являются IBM совместимыми. Например, компьютеры PS/2 несовместимы с ними на аппаратном уровне, но сохранили совместимость на уровне программного обеспечения.

Термин “совместимость” является только компьютерным термином?

Нет, с понятием совместимости можно встретиться не только в компьютерном мире. Например, у видеомагнитофонов и видеокассет существует стандарт VHS. Поэтому, независимо от фирмы - производителя магнитофона и кассеты (Panasonic, Sony, JVC, Philips, BASF или других) можно на любом видеомагнитофоне VHS смотреть любую кассету VHS.

Что такое - совместимость “сверху вниз”?

Для компьютерных программ существует еще одно условие совместимости - совместимость “сверху вниз”. Это значит, что все последующие версии программ будут выполнять все функции предыдущих версий. Например, если программа работала в MS DOS версии 5.0, то она будет работать и в версии 6.2

Почему именно IBM PC стали стандартом персональных машин?

Это связано с его очень удачной конструкцией. Компьютеры IBM могут быть созданы из независимо изготовленных частей аналогично детскому конструктору. Если работа любой детали вас не устраивает, ее вынимают и заменяют другой. Ранее, если какая-нибудь деталь снималась с производства, надо было выбрасывать весь прибор. Для IBM PC есть десятки предложений по замене. Компьютеры IBM PC созданы в соответствие с принципом открытой архитектуры [4].

Расскажите о принципе открытой архитектуры?

Принцип открытой архитектуры гласит, что компьютеры собираются из комплектующих, созданных в соответствии с определенными стандартами. Данные стандарты опубликованы и информационно доступны. При этом пользователь имеет возможность самостоятельно вставлять в ПК платы самых разных фирм - производителей и адаптировать свой персональный компьютер к требуемой деятельности.

Приведите пример, демонстрирующий достоинства принципа открытой архитектуры?

Достоинства принципа открытой архитектуры можно рассмотреть на следующем примере: Пусть у нас есть простой монофонический плеер. Мы покупаем и вставляем в него устройство для записи звука. В результате получаем монофонический магнитофон. Добавляем вторую колонку и слушаем стерео. Подключаем FM тюнер и получаем магнитолу. Далее осталось сделать еще один шаг и в результате вместо старого плеера мы имеем - двух кассетную стерео магнитолу. Просто в дополнение к прежним деталям мы докупили несколько новых и соединили их вместе. К сожалению, на практике с магнитофонами данный подход не работает, но с компьютерами все обстоит намного лучше.

До появления персональных компьютеров IBM PC все другие модели были основаны на принципе “закрытой архитектуры” [5, стр. 8]. Т.е. все аппаратные средства были для конечного пользователя “вещью в себе”. После того, как заканчивалась сборка аппарата, он “был обречен на необратимое старание”. Если с производства снималась хоть одна деталь, систему можно было выбрасывать.

Что означает термин “мультимедиа”?

Мультимедиа - комплекс аппаратных и программных средств для работы с музыкальной и видео информацией.

В минимальный комплект мультимедийного персонального компьютера входят, помимо основных компьютерных устройств, дисковод для компакт дисков, звуковая карта и колонки. Полный список мультимедийных устройств увеличивается ежемесячно.

Что такое ASCII?

Таблица кодирования символов с помощью восьмибитовых чисел (от 0 до 255) называется ASCII (American Standard Coding for Information Interchange) [6]. Данная таблица состоит из двух половин, в первой с кодами от 0 до 127 содержатся символы латинского алфавита, цифры и знаки препинания. Во второй половине с кодами от 128 до 255 находятся символы национальных алфавитов и символы псевдографики. Поэтому первая половина является общепризнанной и стандартной во всем мире, а вторая половина является различной для разных стран. Более того, существует несколько разных вариантов кодирования кириллицы.

Назовите основные единицы объема информации для персонального компьютера?

Минимально возможный размер информации, хранимый на компьютере - 1 бит. В ячейке памяти объемом 1 бит может содержаться или число 0, или число 1. На практике объем информации чаще измеряют в байтах. 1 байт равен 8 битам. Т.о. в ячейке памяти размером 1 байт можно хранить число от 0 до 255 (28-1). Также можно сказать, что в данной ячейке памяти содержится символ из списка 256 возможных.

В 90 годы компьютеры стали настолько мощные, что для описания их информационных возможностей используются новые единицы:

1024 байта равно 1 килобайту (Кбайт).

1024 Кбайта равно 1 мегабайту (Мбайт).

1024 Мбайта равно 1 гигабайту (Гбайт).

1024 Гбайт равно 1 терабайту (Тбайт).

На одной странице книги обычно размещается 40 - 50 строк текста. В каждой строке расположено порядка 60 символов. Т.о. на одной странице есть 2000 - 3000 символов. Для их хранения необходима память объемом 2000 - 3000 байт (т.е. порядка 2-3 Кбайт). В одной книге может быть около 500 страниц. Поэтому для хранения текста средней книги на компьютере необходима память объемом 1 - 2 Мбайт.

Вопросы по конфигурации персонального компьютера

Что означает термин “конфигурация”?

Под термином “конфигурация” компьютера понимают список устройств, входящих в его состав.

В соответствие с принципом открытой архитектуры аппаратное обеспечение компьютеров (Hardware) может быть весьма различным. Но любой персональный компьютер имеет обязательный и дополнительный набор устройств.

Назовите основные составные части компьютера?

Монитор - устройство вывода текстовой и графической информации.

Клавиатура - устройство для ввода текстовой информации.

Системный блок - объединение большого количества различных компьютерных устройств.

Расскажите о назначении и основных характеристиках монитора?

Монитор - это устройство для вывода текстовой и графической информации.

Мониторы бывают монохромными (т.е. двухцветными) и цветными. Могут работать в двух режимах: текстовом и графическом. В текстовом режиме экран монитора условно делится на отдельные участки - знакоместа, чаще всего на двадцать пять строк по восемьдесят позиций. В каждое знакоместо может быть выведен один из двухсот пятидесяти шести заранее заданных символов - прописные и строчные латинские буквы или кириллица, цифры, специальные символы и псевдографика. Если монитор цветной, то каждому знакоместу можно задать определенный цвет фона и символа. На монохромных мониторах надписи выделялись повышенной яркостью символов, подчеркиванием и инверсией.

Графический режим - предназначен для вывода на экран графиков, рисунков и т.д. Кроме того, можно выводить и любые надписи с произвольным шрифтом и размером букв. В графическом режиме экран состоит из точек (называются пикселами), каждая из которых может иметь свой цвет.

Максимальное количество точек по вертикали и по горизонтали называется разрешающей способностью монитора в данном режиме.

Также важным является количество цветов, с которыми можно одновременно работать.

В зависимости от монитора и видеокарты в настоящее время существует три основных графических режима:

EGA (640´ 350 при 16 цветах).

VGA (640´ 480 при 16 цветах).

SVGA (640´ 480, 800´ 600, 1024´ 768 ñ использованием от 16 до 16.7 ìëí цветов).

Чтобы монитор мог работать в заданном режиме, на компьютере необходимо иметь видеокарту с достаточным объемом видеопамяти. Кроме того, в современном режиме SVGA могут работать не все программы, и то только при наличии специальных драйверов.

Мониторы различаются между собой размерами экрана. Существуют 14-дюймовые, 17-дюймовые, 19 и 21-дюймовые мониторы. Данная цифра указывает размер экрана по диагонали. В настоящее время для дома рекомендуется приобретать мониторы размером 15 дюймов. Более большие мониторы используются в основном в офисах для графических и демонстрационных приложений, т.к. их цена практически удваивается при переходе к последующему типоразмеру.

Второй важной характеристикой мониторов является размер пиксела (зерна): 0.25, 0.26, 0.28 и 0.31 мм. Чем меньше размер, тем лучше. Оптимальный по критерию цена/качество является размер 0.26 - 0.28 мм. Мониторы с более крупными размерами зерна лучше не использовать, т.к. при работе сильно устают глаза.

Наиболее известные фирмы - производители мониторов - Samsung, LG, ViewSonic, Sony, Panasonic.

Как понизить вред, причиняемый монитором здоровью пользователя?

При работе монитора возникают различные виды излучений и полей, которые могут оказывать вредное воздействие на пользователя. Это и мягкое рентгеновское излучение, и инфракрасное, и радиоизлучение, а также электростатические и магнитные поля.

В настоящее время все большое распространение получили мониторы с пониженным уровнем излучения - так называемые LR - мониторы (Low Radiation). Для работы рекомендуется использовать мониторы, удовлетворяющие шведскому стандарту MPR-II. Также рекомендуется при работе с мониторами задавать режим NI (Non Interlaced - нечерезстрочная разверстка), в котором вся картинка на экране рисуется за один проход луча сверху вниз. В противном случае, кадр формируется за два прохода луча - сначала изображаются все нечетные строки, затем четные.

Ранее для защиты от вредных излучений монитора повсеместно применялись специальные защитные экраны. В настоящее время, данные экраны являются встроенными в монитор, и покупать их отдельно нет необходимости. Желательно только следить, чтобы пользователь находился от монитора на расстоянии не менее 30 см. Монитор следует располагать так, чтобы за его “спиной” на расстоянии до 1 м. не было других рабочих мест. Кроме того, рекомендуется пользователю компьютера каждые 45 минут делать 15 минутный перерыв для отдыха глаз.

Возможные виды искажений на экране монитора: проблемы с цветами изображений, дрожание изображения, мерцание, плохая четкость, нарушение пропорций фигур. В этом случае рекомендуется проверить настройку параметров монитора (ручки на корпусе дисплея), сменить используемый графический режим или заменить монитор.

Зачем нужна клавиатура?

Клавиатура — это устройство для ввода текстовой информации в компьютер. На клавиатуре обычно расположена сто одна клавиша.

Назовите назначение основных клавиш клавиатуры?

Enter - выполнить команду.

Esc - отменить команду.

BackSpace - удалить символ слева от курсора, используется для исправления ошибок.

Delete - удалить символ справа от курсора, используется для исправления ошибок.

Pause - временная остановка работы программы. Работает не для всех программ.

Ctrl + Break - прерывание работы программы. Также работает не для всех программ.

Shift - для ввода прописных букв и символов верхнего регистра. Действие временное - только при удержании данной клавиши нажатой.

Caps Lock - для ввода прописных букв. Действие постоянное - до следующего нажатия данной клавиши.

Примечание. Нажатие клавиши Shift при работе клавиши Caps Lock переводит компьютер в режим набора строчных символов.

Как набрать русский или латинский текст на компьютере?

Для переключения ввода латинских букв и кириллицы на различных компьютерах применяются различные комбинации клавиш - одновременное нажатие обеих клавиш Shift (левой и правой), или нажатие Scroll Lock, или нажатие Shift + Ctrl, или нажатие Shift + Alt. Это зависит от программы - русификатора, установленной на компьютере.

Перечислите основные компьютерные устройства?

В системном блоке находится вся электронная начинка компьютера. Основными деталями системного блока являются:

Процессор - главное компьютерное устройство управления и проведения вычислений.

Материнская плата - устройство для крепления на ней других внутренних компьютерных устройств.

Оперативная память (ОЗУ) - устройство для хранения программы и данных во время ее работы в компьютере.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) - устройство для постоянного хранения некоторых специальных программ и данных.

Кэш память - сверхбыстрая память для хранения особо важной информации.

Сопроцессор - устройство для выполнения операций с плавающей запятой.

Видеокарта - устройство, обеспечивающее вывод информации на монитор.

Флоппи дисковод - устройство для хранения и переноса информации между ПК.

Винчестер - основное устройство для хранения информации на компьютере.

Блок питания - устройство для распределения электрической энергии между другими компьютерными устройствами.

Контроллеры и шина - предназначены для передачи информации между внутренними устройствами ПК.

Последовательные и параллельные порты - предназначены для подключения внешних дополнительных устройств к компьютеру.

Корпус - предназначен для защиты материнской платы и внутренних устройств компьютера от повреждений.

Какие дополнительные устройства можно подключать к компьютеру?

Принтер - предназначен для вывода текстовой и графической информации на бумагу.

Дисковод для компакт дисков (CD ROM) - для работы с компакт дисками.

Дисководы DVD - современные устройства для работы с носителями данных объемом до 17 Гбайт.

Звуковая карта - устройство для работы со звуковой информацией.

Мышь - манипулятор для ввода информации в компьютер.

Джойстик - манипулятор для передачи информации о движении в компьютер.

Планшет - устройство для работы с компьютерной графикой.

TV тюнер является устройством, позволяющим ПК принимать и показывать программы телевидения.

Колонки - внешние устройства для воспроизведения звуков.

Факс-модем - устройство для связи между компьютерами через телефонную линию.

Плоттер - устройство для вывода чертежа на бумагу.

Сканер - для ввода графических изображений в компьютер.

Ленточные накопители - устройства для проведения резервного копирования данных на магнитную ленту.

Источник бесперебойного питания - устройство защиты компьютера от перебоев в электроснабжении.

Накопители на съемных дисках - устройства, в будущем заменяющие флоппи дисководы.

Графический акселератор - устройство для ускорения обработки и вывода трехмерной графики.

И многое другое... Кроме того, часть дополнительных устройств в последнее время переходит в основной состав, например, CD ROM и звуковая карта.

Фирмами Microsoft и Intel выработаны рекомендации относительно конфигурации персональных компьютеров в 1999 г [7]. В руководстве “PC 99 System Design Guide” перечислены основные типы компьютеров, их минимальные и рекомендуемые возможности, и т.д. Официально это не считается стандартом, но, учитывая, кто это предложил...

Как узнать о конфигурации конкретного компьютера?

Для обозначения конфигурации конкретного персонального компьютера применяют записи стандартного типа. Разберем ее на примере:

Pentium II - 333/ 64 Sdram / 3.1Gb / ATI 3D Char 4 Mb / Mini / CD ROM 24X + SB 16 ESS68

Итак, что это за компьютер? Вначале пишется тип процессора - Pentium II с тактовой частотой 333 МГц. Далее обозначен объем и тип оперативной памяти - 64 Мбайта. В ПК встроен винчестер объемом 3.1 Гбайт. Используется видеокарта ATI 3D Char c 4 Мбайтами видеопамяти, видеокарта оптимизирована для работы с трехмерной графикой 3D. Корпус стандартный MiniTower. Также в состав ПК входит 24-скоростной дисковод для компакт дисков и простая звуковая карта Sound Blaster. В стандартную конфигурацию компьютера всегда входит 3.5 дюймовый флоппи-дисковод, поэтому он в записи не указывается. Мышь также входит в стандартную конфигурацию. Но монитор совместно с данным комплектом не продается. Его необходимо покупать отдельно. Лучше взять 15-дюймовый монитор.

Общий итог - данный компьютер имеет минимальную стандартную конфигурацию для использования в офисе и дома весной 1999 г. Указанный компьютер можно будет и не модернизировать в течение последующего года.

От чего зависит суммарная производительность компьютера?

Общая производительность компьютера определяется производительностью его составных блоков. Краткий список в порядке убывания быстродействия: процессор, кэш память, оперативная память, винчестер, флоппи-дисководы.

Суммарная производительность работы ПК в конкретный момент времени связана с быстродействием самого медленно работающего блока. Процессор постоянно должен ожидать окончания работы вспомогательного устройства.

Существуют программные и аппаратные средства повышения быстродействия компьютера. Так, например, увеличение аппаратной кэш памяти ускоряет операции с оперативной памятью. Драйвер Smartdrv позволит ускорить операции с винчестером и дисководами за счет кэширования части оперативной памяти (применяется в операционной системе MS DOS) и т.д.

Что такое модернизация компьютера?

Одним из основных способов повышения производительности компьютера является проведение его модернизации, т.е. замены наиболее устаревших и медленных комплектующих на более современные и мощные.

Существуют принципы проведения модернизации компьютеров с различными типами процессоров [8, 9]. Так, например, увеличение оперативной памяти с 8 до 16 Мбайт для Pentium - машин увеличивает их быстродействие на 30% [8, стр. 12].

Примечание. Модернизацию 486 компьютеров рекомендуется произвести покупкой нового ПК. Другие способы в 1999 г. малоэффективны.

Что такое - POST процедура?

POST процедура (Power On Self Test) - это процедура “самотестирования при включении питания компьютера”. Происходит в течение первых 30 секунд после включения компьютера. В это время компьютер проверяет работоспособность процессора, винчестера, видеокарты, клавиатуры, оперативной памяти и т.д. Если все в порядке, то через некоторое время на экране появится сообщение о загрузке операционной системы. Если же что-то сломалось, то прозвучат несколько гудков либо на мониторе высветится код ошибки.

Что входит в минимальный набор устройств

Зачем нужна материнская плата?

Материнская плата (Mother board) является основной платой компьютера, т.к. именно на ней крепятся все компьютерные устройства, например, процессор, звуковая карта и т.д.

Материнские платы собираются на основе специального набора микросхем, называемого (Chipset). В зависимости от типа устанавливаемого процессора, необходимо использовать различные, и получать, т.о. материнские платы разных типов.

Так, для 486 процессоров существовал специальный тип 486 материнских плат. Для процессоров Pentium использовались два вида плат: первый для процессоров с тактовой частотой 60 и 66 МГц, а второй - для всех остальных. Для последующих типов процессоров также необходимо использовать соответствующие системные платы. Так, например, для процессора Celeron используется плата на наборе микросхем 443EX.

Самым популярным производителем материнских плат в России считается фирма Asustek. Хотя на практике можно использовать компьютеры с материнской платой различных производителей. Например, A-Bit, A-Trend, Giga - Byte и другие.

Примечание. В 1995-97 гг. в России активно продавались материнские платы, производимые в Китае. Покупка данных плат была похожа на лотерею: будут работать стабильно или нет.

Что такое процессор?

Процессор - одно из главных устройств, объединяет в себе функции арифметического - логического устройства и устройства управления. Имеет две основные характеристики: тип и тактовую частоту.

На компьютерах IBM устанавливаются процессоры следующих типов: 286, 386, 486, Pentium, Pentium MMX, Pentium Pro, Pentium II (объединенный Pentium MMX и Pentium Pro) и Pentium III.

В каких единицах вычисляется скорость процессора и компьютера?

Тактовая частота определяет количество элементарных операций (тактов), выполняемых в секунду. Измеряется в герцах. 1 герц - 1 элементарная операция в секунду. 1024 герц равняется 1 килогерцу, а 1024 килогерц равно 1 мегагерцу (МГц).

Количество элементарных операций в секунду, выполняемых процессором, не совпадает с фактическим количеством операций в секунду, выполняемым компьютером. Во-первых, для реализации многих математических операций процессору требуется несколько тактов (например, умножение и деление). Во-вторых, конкретное количество тактов зависит от типа процессора. Чем выше тип, тем за меньшее число тактов будет исполнена одна и та же операция. В-третьих, на скорость компьютера также влияет скорость работы иных компьютерных устройств. В-четвертых, быстродействие компьютера в основном определяется все же именно тактовой частотой процессора. Поэтому формально можно сказать, что компьютер с тактовой частотой процессора 200 МГц выполняет 200 млн. операций в секунду.

Расскажите об истории процессоров Intel?

Первый микропроцессор был разработан в 1970 г. фирмой Intel и назывался Intel-4004. Данный процессор был 4-х разрядным, т.е. одновременно мог обрабатывать только 4 бита информации. Его тактовая частота была равно 108 ÊÃö.

В 1973 г. фирма Intel выпустила новый 8-разрядный микропроцессор Intel-8008, а в 1974 г. его усовершенствованную версию Intel-8080. Результатом разработки двух данных микропроцессоров стало появление первого коммерчески распространяемого компьютера Альтаир-8800 [3]. Его основные характеристики - оперативная память 256 байт, клавиатура и дисплей отсутствовали. Дополнительные устройства - монитор, клавиатура и т.д. выпускались другими фирмами.

Примечание. Для компьютера Альтаир-8800 неизвестные в то время программисты Билл Гейтс и Поль Àëëåí написали интерпретатор языка Basic. С этого начиналась история фирмы Microsoft.

В 1978 г. фирма Intel выпустила процессор 8086. Его основная характеристика - возможность работы с оперативной памятью объемом до 1 Мбайта. На основе данного процессора в 1981 г. фирмой IBM был выпущен первый компьютер IBM PC. Через 2 года он стал стандартом персональных компьютеров.

В 1982 г. разработан 16-разрядный процессор 80286. Он мог работать с адресуемой памятью до 16 Мбайт. В 1983 г. начал продаваться компьютер IBM PC XT с встроенным жестким диском, а в 1985 г. компьютер IBM PC AT на основе процессора 80286.

В 1985 г. создан процессор 80386 в двух вариантах: 386SX и 386DX. Модель 386SX была дешевле второй модели, но обладала пониженным быстродействием. Процессор 386DX стал первым 32-разрядным процессором. Тактовая частота 386 процессоров была равна 16 МГц.

Первый компьютер на основе процессора 80386 был выпущен не фирмой IBM. Фирма IBM упустила инициативу и с тех пор стала одной из сотен фирм, выпускающих IBM - совместимые компьютеры. С тех пор наиболее влияние на развитие персональных компьютеров перешло к фирме Intel.

В 1989 г. разработан процессор 80486. Его модификации - 486SX, 486DX, 486DX2 и 486DX4. В процессорах 486DX был встроенный сопроцессор, а более дешевый вариант 486SX выпускался без сопроцессора. Тактовая частота процессоров 486DX в зависимости от модели равны 33, 66 и 100 МГц.

Число после символов DX обозначают коэффициент увеличения тактовой частоты. Процессоры 486DX2 и 486DX4 работают внутри себя с указанной на них частотой, но при этом работают с материнской платой, рассчитанной на соответственно меньшую частоту. Это позволяет в дальнейшем модернизировать компьютер только заменой процессора 486DX на более мощный 486DX2 или 486DX4, не трогая материнскую плату и другие компьютерные устройства. Хотя новые процессоры и работали в 2 и 4 раза быстрее, суммарное быстродействие компьютера увеличивалось всего на несколько процентов.

Следующее поколение процессоров поменяло традицию их нумерации. Вместо наименования 80586 новые процессоры стали называться Pentium.

В 1993 г. появились процессоры Pentium с тактовой частотой 60 и 66 МГц. Их распространение началось со скандала, когда была найдена ошибка в их работе. При умножении некоторых чисел процессор давал неверный ответ. После этого фирме Intel пришлось заменять тысячи проданных процессоров во всем мире.

В 1994 г. фирма Intel стала производить процессоры Pentium с тактовой частотой 75, 90 и 100 МГц.

В 1995 г. разработаны процессоры Pentium с частотой 120 и 133 МГц.

В 1996 г. тактовая частота процессоров Pentium выросла до 150, 166 и 200 МГц.

В 1995 г. была создана модификация Pentium Pro c тактовой частотой 150 и 200 МГц. В обычных персональных компьютерах данный процессор не имел преимущества перед стандартным Pentium. Некоторые программы он выполнял даже медленнее. Это связано с тем, что процессор Pentium Pro был оптимизирован для работы в многопроцессорных вычислительных системах, например, в серверах.

В 1997 г. фирма Intel выпустила новый процессор Pentium MMX с тактовой частотой 166 и 200 МГц. Термин MMX обозначал, что данный процессор оптимизирован для работы с графической и видео информацией. С этой целью в него было добавлено 57 новых инструкций, связанных с обработкой аудио и видео данных. При этом обещали, что скорость выполнения программ, оптимизированных под новый процессор, увеличится до 400%, т.е. возрастет в 4 раза. На практике получили рост максимум в 1.5 раза. [10, стр. 27].

У процессоров MMX увеличен объем кэш памяти I уровня в 2 раза, что составляет 32 Кбайт. Процессоры MMX одновременно не могут выполнять команды MMX и операции с плавающей точкой. Поэтому при использовании программ, активно работающих с мультимедиа и сопроцессором, эффективность процессора Pentium MMX меньше, чем у процессора Pentium с той же тактовой частотой [10].

Выпуск процессоров Pentium MMX возвестил о победе мультимедиа на персональных компьютерах. Кстати, MMX является сокращением от MultiMedia eXtensions (расширения для мультимедиа).

В мае 1997 г. фирма Intel объявила о начале выпуска процессоров Pentium II. Процессоры Pentium-II разработаны на основе процессоров Pentium и Pro Pentium MMX. Их минимальная тактовая частота равна была 233 МГц.

15 апреля 1998 г. фирма Intel объявила о выпуске процессора Celeron с тактовой частотой 266 Мгц - упрощенной версии Pentium II. В отличие от более мощной модели в Celeron-266 нет кэш памяти II уровня. Это позволило снизить цену на процессор на 200$, но сильно понизило быстродействие компьютера [11]. В следующую модель Celeron-333 вновь добавили 128 Кбайт кэш памяти II уровня. В результате процессоры Celeron-333 стали предпочтительнее более дорогих Pentium-333 [12].

Самым мощным процессором на декабрь 1998 г. является процессор Pentium-II с тактовой частотой 450 МГц. В конце февраля 1999 г. был разработан процессор Pentium III на 500 МГц. Данный процессор также известен под названием Katmai. В процессоре Pentium III реализована технология SSE (потоковые расширения SIMD: Single Instruction Many Data), которая обеспечивает возможность получения процессором одной инструкции на обработку нескольких массивов однотипных данных. По сравнению с Pentium II в новый процессор добавлено 70 инструкций (50 для SIMD, 12 для MMX и т.д.).

Существует ли связь между процессором и материнской платой?

Для установки процессора в материнской плате есть специальное гнездо. Но нельзя поставить любой процессор в любую материнскую плату. Для 486 процессоров существуют специальные 486 платы. Процессоры Pentium на 60 и 66 МГц имеют свой стандарт. Процессор Pentium с тактовой частотой 75 - 200 МГц, можно поставить в любую Pentium - плату. Для процессоров Pentium II, начиная с 350 МГц, разработан специальный стандарт сверхбыстрых материнских плат.

Быстродействие материнской платы всегда в несколько раз меньше быстродействия установленного на ней процессора. Разрешенный набор тактовых частот зависит от конкретной платы. Возможные значения: 25, 33, 50, 55, 60, 66, 75, 83 и 100 МГц. Тактовая частота проце