Устройства ввода информации. Устройства вывода информации. Устройства хранения информации
Устройства ввода — периферийное оборудование для занесения (ввода) данных или сигналов в компьютер либо другое электронное устройство во время его работы. Устройства ввода и вывода составляют аппаратный интерфейс между компьютером и сканером или 6DOF-контроллером.
Устройства ввода подразделяются на следующие категории:
· аудио, видео и механические устройства;
· непрерывные устройства ввода (к примеру, мышь, позиция которой изменяется достаточно быстро и постоянно, что может рассматриваться как непрерывный ввод);
· устройства для пространственного использования, такие как двухмерная мышь или трехмерный навигатор (особенно для CAD-приложений).
Также многие компьютерные указывающие устройства ввода классифицируются по способу управления курсором:
· прямой ввод, когда управление осуществляется непосредственно в месте видимости курсора. Например, сенсорные панели и экраны;
· непрямые указывающие устройства, к примеру, трекболы или мыши.
Разновидности устройств ввода:
Основным, и обычно необходимым, устройством ввода текстовых символов и последовательностей (команд) в компьютер остаётся клавиатура.
1. Устройства ввода графической информации
· Сканер
· Видео- и Веб-камера
· Цифровой фотоаппарат
· Плата видеозахвата
2. Устройства ввода звуковой информации
· Микрофон
· Цифровой диктофон
3. Устройства ввода текстовой информации
· Клавиатура
4. Указательные (координатные) устройства
· Мышь
· Тачскрин
· Джойстик
5. Игровые устройства ввода
· Джойстик
· Педаль
· Геймпад
· Руль
· Танцевальная платформа
Устройства вывода — периферийные устройства, преобразующие результаты обработки цифровых машинных кодов в форму, удобную для восприятия человеком или пригодную для воздействия на исполнительные органы объекта управления.
1. Устройства для вывода визуальной информации:
· Монитор (дисплей)
· Проектор
· Принтер
· Графопостроитель
2. Устройства для вывода звуковой информации:
· Встроенный динамик
· Колонки
· Наушники
3. Устройства для вывода прочей информации:
· Игровой джойстик (при столкновении с препятствием вибрирует)
· Видеокарта
Устройства ввода/вывода:
В соответствии с точным определением, в качестве «сердца» компьютера рассматриваются центральный процессор и ОЗУ. Все операции, не являющиеся внутренними по отношению к этому комплексу, рассматриваются как операции ввода/вывода.
· Магнитный барабан
· Стример
· Дисковод
· Жёсткий диск
· Различные порты
· Различные сетевые интерфейсы
Запоминающее устройство — носитель информации, предназначенный для записи и хранения данных. В основе работы запоминающего устройства может лежать любой физический эффект, обеспечивающий приведение системы к двум или более устойчивым состояниям.
Классификация:
1. По форме записанной информации запоминающие устройства (ЗУ) делятся на:
· аналоговые;
· цифровые запоминающие устройства.
2. По устойчивости записи и возможности перезаписи ЗУ делятся на:
· Постоянные (ПЗУ), содержание которых не может быть изменено конечным пользователем (например, BIOS). ПЗУ в рабочем режиме допускает только считывание информации.
· Записываемые (ППЗУ), в которые конечный пользователь может записать информацию только один раз (например, CD-R).
· Многократно перезаписываемые (ПППЗУ) (например, CD-RW).
· Оперативные (ОЗУ) — обеспечивают режим записи, хранения и считывания информации в процессе её обработки. Информация исчезает после отключения от источника питания (например, тока).
3. По типу доступа:
· С последовательным доступом (например, магнитные ленты).
· С произвольным доступом (RAM; например, оперативная память).
· С прямым доступом (например, жёсткие диски).
· С ассоциативным доступом (специальные устройства, для повышения производительности баз данных).
4. По геометрическому исполнению:
· дисковые (магнитные диски, оптические, магнитооптические);
· ленточные (магнитные ленты, перфоленты);
· барабанные (магнитные барабаны);
· карточные (магнитные карты, перфокарты, флэш-карты, и др.);
· печатные платы (карты DRAM, картриджи).
5. По физическому принципу:
· перфорационные (с отверстиями или вырезами)
· перфокарта
· перфолента
· с магнитной записью
· магнитные сердечники (пластины, стержни, кольца, биаксы)
· магнитные диски
· Жёсткий магнитный диск
· Гибкий магнитный диск
· магнитные ленты
· магнитные карты
· оптические
· CD
· DVD
· HD-DVD
· Blu-ray Disc
· магнитооптические:
· CD-MO
· использующие накопление электростатического заряда в диэлектриках (конденсаторные ЗУ, запоминающие электроннолучевые трубки);
· использующие эффекты в полупроводниках (EEPROM, флэш-память)
· звуковые и ультразвуковые (линии задержки);
· использующие сверхпроводимость (криогенные элементы);
· другие.
6. По количеству устойчивых (распознаваемых) состояний одного элемента памяти:
· двоичные
· троичные
· десятичные
8. Операционная система. Понятие, основные функции и составные части операционной системы. Классификация операционных систем. WindowsNT;.Windows7, NovellNetWare; UNIX; OS/2
1) Операционная система: определение и классификация. Основные функции операционных систем.
операционная система (ОС) представляет собой комплекс системных управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами, а с другой стороны, предназначены для наиболее эффективного расходования ресурсов вычислительной системы и организации надежных вычислений. Классификация ОС:
1) по назначению (общего назначения, специального назначения (мини ЭВМ, микро ЭВМ, ЭВМ реального времени));
2) по режиму обработки задач (однопрограммные, многопрограммные);
3) по архитектурным особенностям (микроядерные, монолитные);
4) по организации работы (однотерминальные, многотерминальные).
Основные функции операционных систем.
1) Прием от пользователя (или от оператора системы) заданий, или команд, сформулированных на соответствующем языке, и их обработка. Задания могут передаваться в виде текстовых директив (команд) оператора или в форме указаний, выполняемых с помощью манипулятора (например, с помощью мыши). Эти команды связаны, прежде всего, с запуском (приостановкой, остановкой) программ, с операциями над файлами (получить перечень файлов в текущем каталоге, создать, переименовать, скопировать, переместить тот или иной файл и др.), хотя имеются и иные команды.
2) Загрузка в оперативную память подлежащих исполнению программ.
3) Распределение памяти, а в большинстве современных систем и организация виртуальной памяти.
4) Запуск программы (передача ей управления, в результате чего процессор исполняет программу).
5) Идентификация всех программ и данных.
6) Прием и исполнение различных запросов от выполняющихся приложений. Операционная система умеет выполнять очень большое количество системных функций (сервисов), которые могут быть запрошены из выполняющейся программы. Обращение к этим сервисам осуществляется по соответствующим правилам, которые и определяют интерфейс прикладного программирования (Application Program Interface, API) этой операционной системы.
7) Обслуживание всех операций ввода-вывода.
8) Обеспечение работы систем управлений файлами (СУФ) и/или систем управления базами данных (СУБД), что позволяет резко увеличить эффективность всего программного обеспечения.
9) Обеспечение режима мультипрограммирования, то есть организация параллельного выполнения двух или более программ на одном процессоре, создающая видимость их одновременного исполнения.
10) Планирование и диспетчеризация задач в соответствии с заданными стратегией и дисциплинами обслуживания.
11) Организация механизмов обмена сообщениями и данными между выполняющимися программами.
12) Для сетевых операционных систем характерной является функция обеспечения взаимодействия связанных между собой компьютеров.
13) Защита одной программы от влияния другой, обеспечение сохранности данных, защита самой операционной системы от исполняющихся на компьютере приложений.
14) Аутентификация и авторизация пользователей (для большинства диалоговых операционных систем). Под аутентификацией понимается процедура проверки имени пользователя и его пароля на соответствие тем значениям, которые хранятся в его учетной записи. Термин авторизация означает, что в соответствии с учетной записью пользователя, который прошел аутентификацию, ему (и всем запросам, которые будут идти к операционной системе от его имени) назначаются определенные права(привилегии), определяющие, что он может, а что не может делать на компьютере.
15) Удовлетворение жестким ограничениям на время ответа в режиме реального времени (характерно для операционных систем реального времени).
16) Обеспечение работы систем программирования, с помощью которых пользователи готовят свои программы.
17) Предоставление услуг на случай частичного сбоя системы.
WinNT – 32х разрядная ОС с приоритетной многозадачностью. В качестве фундаментальных компонент в состав ОС входят средства обеспечения безопасности и развитый сетевой сервис. WinNT обеспечивает совместимость со многими др. ОС и файл. сист-ми и сетями. Способна функционировать как на компах, оснащенных CISC-процессорами со сложной сист-ой команд, так и на компах с RISC. WinNT поддерживает высокопроизводительные сист-мы с мультипроцессорной конфигурацией. Задачи, поставленные при создании WinNT. Архитектура WinNT создавалась заново с учетом предъявляемых к современным ОС требованиям. Особенности системы, разраб-ой на основе этих требований: совместимость любых ОС (файловых с-м, различных приложений); переносимость сист, кот. может работать как на CISC, так и на RISC-процессорах; масштабируемость означает, что WinNT не привязана к однопроцессорной архитектуре компов (с числом процессоров от 1 до 32), позволяет легко добавлять более мощные и производительные серверы и рабочие станции к корпоративной сети; однородную систему безопасности; распределенная обработка имеет встроенные в сист-му сетевые возможности. WinNT имеет поддержку разнообразных транспортных протоколов и исп-ние средств «клиент-сервер» высокого уровня; надежность и отказоустойчивость обеспечивается архитектурными особенностями, которые защищают прикл. программы от повреждения друг другом и ОС. WinNT исп-ет отказоустойчивую структурированную обработку особых ситуаций на всех архитектурных уровнях, которая включает восстанавливаемую файловую сист-му NTFS и обеспечивает защиту с help встроенной сист-мы безопасности и усовершенствованных методов упр-ния памятью; возможности локализации представляют средства для работы во многих странах мира на национ-х яз., что достигается применением стандарта Unicod; расширяемость WinNT достигается благодаря модульному построению с-мы.
Windows 7 — пользовательская операционная система семейства Windows NT, следующая по времени выхода за Windows Vista и предшествующая Windows 8. В линейке Windows NT система имеет номер версии 6.1 (Windows 2000 — 5.0, Windows XP — 5.1, Windows Server 2003 — 5.2, Windows Vista и Windows Server 2008 — 6.0). Серверной операционной системой того же семейства выступает Windows Server 2008 R2, интегрируемой операционной системой этого семейства (облегченной версией, встраиваемой в устройства) — Windows Embedded Standard 2011 (Quebec), мобильной — Windows Embedded Compact 2011 (Chelan,Windows CE 7.0).
В Windows 7 была также улучшена совместимость со старыми приложениями, некоторые из которых было невозможно запустить на Windows Vista. Особенно это касается старых игр, разработанных под Windows XP. Также в Windows 7 появился режим Windows XP Mode, позволяющий запускать старые приложения в виртуальной машине Windows XP, что обеспечивает практически полную поддержку старых приложений.
OC Unix изначально ориентировалась на интерактивное взаимодействие с пользователем. Наиболее распространенные версии Unix: Free BSD, SCO, ISC, Sun OS. Linux – отдельная версия OC Unix. ОС MS – DOS, Windows, OS/2 также разработаны под влиянием концепций Unix.
Главными функциями таких ОС являются – управление задачами и управление данными. Эти функции реализуются через формализованное средство описания данных и заданий – язык управления заданиями (JCL). Первоначально задания, представляющие собой некоторые тексты, считываются и обрабатываются программой системного ввода, осуществляющей управление заданиями. При отсутствии ошибок очередное задание помещается во входную очередь, ожидая освобождения требуемой области оперативной памяти ЭВМ и других ресурсов. При наличии требуемых ресурсов программа выделяет раздел памяти, размещает первую из программ задания, присоединяет необходимые входные и выходные наборы данных и передает ей управление. После завершения работы программы, при отсутствии других пунктов задания, осуществляется завершение задания, уничтожение временных наборов данных, закрытие выходных наборов, вывод информации на внешние носители, освобождение ресурсов и устройств ЭВМ.
NetWare — сетевая операционная система и набор сетевых протоколов, которые используются в этой системе для взаимодействия с компьютерами-клиентами, подключёнными к сети. Операционная система NetWare создана компанией Novell. NetWare является закрытой операционной системой, использующей кооперативную многозадачность для выполнения различных служб на компьютерах с архитектурой Intel x86. В основе сетевых протоколов системы лежитстек протоколов Xerox Network Systems (англ.) (XNS). В настоящее время NetWare поддерживает протоколы TCP/IP и IPX/SPX. NetWare является одним из семейств XNS-систем. К таким системам, например, относятся Banyan VINES и Ungerman-Bass Net/One. В отличие от этих продуктов и XNS, система NetWare заняла существенную долю рынка в начале 1990-х и выдержала конкуренцию с Microsoft Windows NT, после выпуска которой прекратили своё существование другие конкурирующие с ней системы.
В основу NetWare была положена очень простая идея: один или несколько выделенных серверов подключаются к сети и предоставляют для совместного использования своё дисковое пространство в виде «томов». На компьютерах-клиентах с операционной системой MS-DOS запускается несколько специальных резидентных программ, которые позволяют «назначать» буквы дисков на тома. Пользователям необходимо зарегистрироваться в сети, чтобы получить доступ к томам и иметь возможность назначать буквы дисков. Доступ к сетевым ресурсам определяется именем регистрации.
Пользователи могут также подключаться к совместно используемым принтерам на выделенном сервере и выполнять печать на сетевых принтерах так же, как и на локальных.
Несмотря на то, что в ранних версиях NetWare все модули системы считались ненадёжными (любой неправильно работающий модуль мог нарушить работу всей системы), она была очень стабильной системой. Нередки случаи, когда серверы NetWare работают без вмешательства человека годами.
Первая версия OS/2 появилась в 1987 г. и являлась совместной разработкой фирм IBM и Microsoft. В ходе работы над следующими версиями фирма Microsoft, во-первых, сочла завышенными требования IBM к надежности, во-вторых, решила делать ставку на свой продукт Windows и прекратила свое участие в проекте.
Первая версия OS/2 предназначалась для компьютеров на базе процессора Intel 80286 с его 16-разрядным словом и сегментной моделью виртуальной памяти. В последующих версиях и релизах поэтапно вводились: новая файловая система, графический интерфейс, сегментно-страничная модель памяти, 32-разрядность. Однако, все релизы первой и второй версий OS/2 [6] предъявляли требования к ресурсам, превышающие средний уровень имеющихся в то время ПЭВМ, поэтому эти версии были несколько "тяжеловесны". Этот недостаток был устранен в версии 3 - OS/2 Warp (1995 г.), в которой все свойства ОС были оптимизированы в компактном ядре. Эта версия стала выходить как клиентской, так и в серверной редакции (в последнюю был включен продукт IBM LAN Server).
С самого начала OS/2 проектировалась как система с вытесняющей многозадачностью. Участки нереентерабельного кода в ядре системы минимизированы, а MS DOS и Windows также эмулируются ядром, поэтому OS/2 в состоянии обеспечить более оперативное переключение процессов, чем Windows 95. OS/2 управляет процессами в режиме квантования времени, размер кванта является параметром, задаваемым при загрузке системы. При освобождении процессора или по истечении кванта активным назначается процесс с наивысшим приоритетом. В системе имеются следующие 4 класса приоритетов процессов (в порядке убывания приоритетности):
- критический - для процессов реального времени и сетевых коммуникаций; для процессов этого класса гарантируется время реакции не более 6 мксек;
- серверный - для процессов, выполняющих запросы от других процессов (введен в 4-й версии OS/2);
- нормальный - для интерактивных процессов;
- отложенный - для процессов, работающих без доступа к терминалу.
Внутри каждого класса приоритет процесса перевычисляется динамически (имеется еще по 32 градации приоритета в каждом классе) по таким правилам:
процесс, окно которого является в данный момент активным, получает "добавку переднего плана";
процесс, выполняющий операцию ввода-вывода, получает "добавку ввода-вывода", которая делает его приоритет наивысшим в классе; по окончании операции ввода-вывода эта добавка отбирается у процесса;
процесс, пребывающий в состоянии ожидания дольше некоторого времени (задаваемого при загрузке), получает "добавку голодания", которая ставит его сразу после критического класса и позволяет практически немедленно получить квант процессорного времени, после использования кванта эта добавка отбирается у процесса.
ОС OS/2 строит 3х уровневую систему привилегий, а Unix, Win NT/2000/XP ограничиваются 2х уровневой системой. Повышение устойчивости ОС, обеспечиваемая переходом ядра в привилегированный режим, достигается за счет некоторого замедления выполнения систем вызовов.
В OS/2, MS Windows существует специальный термин (механизм) для взаимодействия процессов в реальном времени (DDE – Dynamic Data Exchange). Этот интерфейс позволяет хранить объекты, созданные одной программой, в объектах, созданных другой программой, а также редактировать, печатать их без нарушения целостности информации и связей. Одним из наиболее простых, удобных и интуитивно понятных интерфейсов межпрограммного взаимодействия является буфер обмена.