1. Поняття «інформаційна система»
  2. Складові інформаційної системи

Інформаційна система (англ. Information system) — сукупність організаційних і технічних засобів для збереження та обробки інформації з метою забезпечення інформаційних потреб користувачів.

Комп’ютер, як інформаційна система, – це сукупність апаратних і програмних засобів інтегрованих з метою виконання операцій з обробки інформації.

Типи комп’ютерів

Розрізняють такі типи комп’ютерів:

  •     суперкомп’ютери;
  •     сервери;
  •     робочі станції;
  •     настільні персональні комп’ютери;
  •     мобільні комп’ютери.

 

Суперкомп’ютери. ЕОМ цього класу характеризуються багатопроцесорною архітектурою і порівняно великими обсягами дискової та оперативної пам’яті. Ці комп’ютери призначені для складних і великих за обсягом наукових розрахунків, зокрема, для тривимірного моделювання різних гідрологічних, атмосферних і геологічних процесів у реальному режимі часу. Основними їх користувачами є великі наукові інститути, що займаються вивченням навколишнього середовища, чи комерційні організації, наприклад, геологорозвідувальні фірми, що аналізують дані сейсмічної або геофізичної розвідки для визначення родовищ корисних копалин.
До складу комплектуючих таких комп’ютерів можуть входити 16-1024 процесорів і до декількох терабайт оперативної пам’яті, які працюють під керуванням спеціальної операційної системи типу UNIX чи SOLARIS. Корпуси суперкомп’ютерів оснащені спеціальними системами енергоживлення й охолодження.

Все більшого поширення набувають розширювані (кластерні) обчислювальні системи, у яких над складним обчислювальним процесом під керуванням єдиної ОС одночасно працює кілька комп’ютерів. Для побудови таких кластерних систем розроблений спеціальний тип конфігурації комп’ютера, у якому немає клавіатури, миші, дисководів, монітора й інших засобів керування (тільки один чи кілька процесорів, оперативна і дискова пам’ять, мережна карта, блок енергопостачання й охолодження), корпус комп’ютера виконаний у вигляді плоского модуля стандартного розміру, що може вмонтовуватися в спеціальну шафу. Кілька десятків потужних комп’ютерів, що в настільному варіанті займали б велику залу, у такому вигляді займають одну-дві шафи. Доступ до такого комп’ютерного кластера можливий тільки по локальній мережі зі спеціальної службової машини, оснащеної монітором, клавіатурою і маніпулятором «миша».

Сервери. Сервер призначений для роботи в складі локальних чи розподілених обчислювальних систем, виконує певні функції для обслуговування інших комп’ютерів. Залежно від призначення сервери оснащуються наборами комплектуючих з різними технічними характеристиками.

Найбільш поширеним типом цього класу є файл-сервер — високопродуктивний комп’ютер, що виконує функції центрального сховища даних. По локальній мережі чи через Internet файл-сервер приймає запити користувачів, робить пошук даних і подає набори даних для обробки безпосередньо на сервери чи на комп’ютері користувача. Особливі вимоги висувають до забезпечення надійності, перешкодозахищеності, багаторазового резервного копіювання. Тут використовуються змінні накопичувачі даних високої ємності, швидкісні мережні й Internet-з’єднання. Для обробки великої кількості запитів, що одночасно надходять, у серверах може одночасно працювати від двох до восьми потужних процесорів. При комплектації серверів використовуються найбільш продуктивні на визначений момент часу процесори, установлюються максимально можливі обсяги оперативної і дискової пам’яті, системи створення резервних.

Робоча станція – комп’ютер, конфігурація якого оптимізована для виконання певного класу завдань, наприклад, обробки графічних даних, роботи з текстами, ін.
Більшість сучасних робочих станцій складається зі спеціально підібраних стандартних комплектуючих, готові машини тестуються й оптимізуються для виконання певного набору завдань і програмного забезпечення.

Настільні персональні комп’ютери. Комп’ютери настільної конфігурації призначені для роботи користувача в умовах офісу чи будинку. Електронні компоненти комп’ютера складені в єдиному корпусі (системному блоці), кожен комп’ютер оснащений засобами керування, що підключаються (миша, клавіатура, монітор). Фірма Apple поміщає в єдиний моноблок разом з електронними компонентами так само і монітор. Настільні комп’ютерирозраховані на роботу переважно одного користувача і допускають різні варіанти настроювання апаратної і програмної конфігурації, підключення периферійних пристроїв, а так само зміни зовнішнього вигляду.
Комп’ютери цього класу розраховані на виконання порівняно нескладних завдань, що не вимагають значних обчислень, побудови складних тривимірних зображень, збереження й обробки великих масивів даних. Значна кількість комп’ютерів складається місцевими невеликими компаніями з наборів комплектуючих деталей на конкретне замовлення користувача.

Мобільні комп’ютери мають технічні характеристики, які нічим не поступаються характеристикам настільних моделей при істотно менших розмірах і вазі. Розміри більшості моделей переносних комп’ютерів класу Notebook (записна книжка) не перевищують розмірів великої папки при вазі менше 3 кг. Основними компонентами, що дозволили досягти таких характеристик, є плоскі рідинно-кристалічні екрани розміром 14-15″ і високоємні елементи автономного електроживлення. Необхідність економії енергії зумовила випуск спеціальних мобільних версій основних типів процесорів, що при високій тактовій частоті мають знижене енергоспоживання. Для мобільних комп’ютерів розроблені спеціальні моделі портативних твердих магнітних дисків, мікросхем оперативної пам’яті. Багато моделей Notebook оснащені вмонтованими дисководами, модемами, портами для підключення периферійних пристроїв (зовнішніх моніторів, клавіатур, миші). Мобільні комп’ютери відрізняються більш високим ступенем інтегрованості комплектуючих вузлів, і їх складання виробляється тільки на спеціалізованих підприємствах. Найбільш відомі моделі мобільних ПК фірм Toshiba, Dell, HP, IBM.

 

Архітектура ПК

Комп’ютер – це універсальний засіб обробки різноманітних видів інформації: текстової, графічної, цифрової, мультимедійної. Як універсальна технічна система він має гнучку (відкриту) архітектуру, що по мірі необхідності може легко адаптуватись до потреб користувача. Однак існує поняття базової конфігурації (конфігурація – склад обладнання), яку вважають типовою.

Типова конфігурація – це мінімальний склад апаратних засобів, які забезпечують функціонування ПК як цілісної обчислювальної системи.

Базова конфігурація ПК включає:

Системний блок – це основний блок, в середині якого встановлені ключові компоненти. Пристої, що знаходяться в середині системного блоку називають внутрішніми, а пристрої, що підключаються до нього ззовні називають зовнішніми (або ж периферійними).

Монитор – пристрій візуального представлення інформації – один з головних пристроїв виведення інформації.

Клавіатура – пристрій управління ПК, введення інформації.

Комбінація монітора і клавіатури забезпечує інтерфейс користувача.

Миша – пристрій управління ПК, введення інформації. Миша розширює можливості клавіатури, додає додаткові зручності.

 

Материнська плата є основою або „скелетом” комп’ютера, саме від неї залежить, який процесор і яку пам’ять можна встановити, скільки плат розширення можна додати тощо. На ній знаходиться AGP слот для відеокарти, слоти для пам’яті DDR/DDR ІІ і PCI-слоти для плат розширення. Цього досить для того, щоб установити необхідну кількість пам’яті, відео-, звукову карту, а також будь-які необхідні для роботи пристрої (модем, мережну карту тощо).

Материнська плата характеризується в першу чергу набором системної логіки – чіпсетом. Саме він визначає функціональні можливості плати. Кожне нове покоління процесорів вимагає свій чіпсет, тому при зміні типу процесора найчастіше потрібно змінювати і материнську плату. Існують „материнки” з інтегрованими (убудованими) відео-, мережевими і звуковими картами, що оптимально підібрані з розрахунку співвідношення „ціна-якість” і мають середні технічні характеристики, що істотно знижує вартість комп’ютера в цілому.

Процесор або більш повно центральний мікропроцесор (CPU – central processing unit) є головним компонентом комп’ютера. Це розум, що обробляє інформацію, керує прямо або побічно роботою комп’ютера.

Процесори можна класифікувати по двох основних параметрах: розрядність і швидкодія. Швидкодія процесора вимірюється в гігагерцах (ГГц, 1ГГц = 1 млрд. тактів за секунду), сучасні процесори працюють на тактових частотах до 3,7 ГГц. Розрядність – кількість двійкових розрядів, що обробляє процесор за один такт. До складу процесора входять три пристрої, основною характеристикою яких є розрядність: шина введення-виведення даних, внутрішні регістри, шина адрес пам’яті. Більшість сучасних процесорів 32-розрядні з 64-розрядною шиною даних.

Крім названих, третьою важливою характеристикою процесорів є розмір кеш-пам’яті. Кеш-пам’ять розподіляється  на два рівні: кеш першого рівня (L1) має об’єм декілька десятків КБайт, а кеш другого рівня (L2) має об’єм до 2048 КБайт. Кеш-пам’ять працює на частоті, що узгоджується з частотою ядра процесора.

Оперативна пам’ять (RAM) є одним з найважливіших елементів комп’ютера. Саме з неї процесор бере програми і початкові дані для обробки, у неї він записує отримані результати. Назву „оперативна” ця пам’ять одержала тому, що вона працює дуже швидко, так, що процесорові практично не доводиться чекати при читанні даних з пам’яті або запису в неї. Однак дані, що містяться в ній, зберігаються тільки поки комп’ютер включений. При вимиканні комп’ютера вміст оперативної пам’яті стирається. Часто для оперативної пам’яті використовують позначення RAM (Random Access Memory, тобто пам’ять з довільним доступом).

Кеш (англ. cache) або надоперативна пам’ять – дуже швидкий запам’ятовуючий пристрій невеликого обсягу, що використовується при обміні даними між мікропроцесором і оперативною пам’яттю для компенсації різниці в швидкості обробки інформації процесором і трохи менш швидкодіючою оперативною пам’яттю.

BIOS, Basic Input/Output System, базова система введення/виведення – це записане в чіп спеціальне програмне забезпечення, якому приділяється роль збирача інформації про систему і параметри підключеного обладнання. BIOS містить інструкції з керування клавіатурою, дисплеєм, дисковими накопичувачами, портами введення/виведення, а також безліччю додаткових функцій.

BIOS записують у мікросхему постійної пам’яті (ROM), що встановлюють на системну плату комп’ютера (звідси назва ROM BIOS). Така пам’ять енергонезалежна, а це гарантує, що BIOS ніколи не буде ушкоджено.

У той момент, коли ви включаєте комп’ютер, багато системних подій відбувається автоматично. Спочатку центральний процесор (CPU) „просинається” і зчитує інструкції з чіпа BIOS. Дані інструкції запускають в послідовності тестувань, що скорочено називаються POST (Power On Self Test). Зокрема, BIOS починає перевіряти працездатність системних пристроїв.

У процесі цих тест-послідовностей (POST) BIOS порівнює дані системної конфігурації з інформацією, що зберігається в CMOS – спеціальному чіпі, розташованому на системній (материнській) платі. CMOS-чіп обновляє інформацію, коли встановлюється який-небудь новий компонент комп’ютера, таким чином, він завжди містить останні відомості про системні компоненти.

Після цього BIOS приступає до пошуку програми завантаження операційної системи і чекає відповіді від неї. Коли відповідь отримана, програма поміщається в пам’ять, звідки відбувається завантаження системної конфігурації і драйверів пристроїв.

CMOS RAM – це пам’ять з невисокою швидкодією і мінімальним енергоспоживанням від акамулятора. Використовується для збереження інформації про конфігурацію і склад обладнання комп’ютера, а також про режими його роботи.

Вміст CMOS змінюється спеціальною програмою Setup, що знаходиться в BIOS (англ. Set-up – установлювати, читається „сетап”).

Для збереження графічної інформації використовується відеопам’ять. Відеопам’ять (VRAM) – пам’ять графічного адаптера, у якій зберігаються зображення. Цей пристрій організовано так, що його вміст доступний відразу двом пристроям – процесору і дисплею. Тому зображення на екрані міняється одночасно з відновленням відеоданих у пам’яті.

Зовнішня пам’ять призначена для тривалого зберігання програм і даних; вона дозволяє переносити документи і програми з одного комп’ютера на інший, зберігати великі масиви інформації (бази даних, архіви, аудіо-, відео-колекції) на ПК.

Вінчестер (жорсткий диск) використовують для постійного зберігання інфор-мації, що використовується при роботі з комп’ютером (ОС, прикладних програм, даних користувача). Жорсткі диски забезпечують дуже швидкий доступ до даних і високі швидкості зчитування та запису даних.

Жорсткі диски відрізняються такими характеристиками:

  • ємність – тобто кількість інформації, що може поміститись на диску;
  • швидкодія – час доступу до інформації, швидкість зчитування та запису інформації;
  • інтерфейс – тип контролера, до якого повинен підключатись жорсткий диск.

Накопичувачі на оптичних дисках – CD та DVD-диски.

CD-диски можна використовувати тільки для читання, запис інформації на них здійснюється при виготовленні (крім спеціальних: CD-R – дозволяють однократний запис інформації на диск, CD-RW – багаторазовий запис). Комп’ютерні компакт-диски досить дешеві у виробництві і можуть зберігати понад 700 Мбайт інформації, тому більшість програм розповсюджується на компакт-дисках.

Універсальні цифрові диски DVD. Назва DVD спочатку розшифровувалась як Digital Video Disk – диск для цифрового відеозапису, зараз під  назвою DVD розуміють Digital Versatible Disk – універсальний цифровий диск. Ці диски мають такий же розмір, що і звичайні CD, але вміщають до 4,7 Гбайт даних, тобто по обсягу заміняють 7 стандартних дисків CD-ROM.

Останнім часом як пристрій зовнішньої пам’яті широко використовується флеш-пам’ять – мініатюрні брелоки з рознімом USB. Флеш-пам’ять — це мікросхема, яка для зручності вмонтовується в невеликий корпус.

Дані у флеш-пам’яті зберігаються в комірках-транзисторах особливої будови. Основними перевагами цього накопичувача є: низьке енергоспоживання, широкий діапазон ємності, висока надійність збереження інформації, відносно висока швидкодія, компактність. Назву цій пам’яті було надано компанією Toshiba під час розробки перших мікросхем флеш-пам’яті (від англ. flash — спалах, миготіння, короткий кадр) для підкреслення швидкості видалення даних.

Сьогодні флеш-пам’ять використовують у різноманітних цифрових пристроях — принтерах, телефонах, годинниках, телевізорах, пральних машинах, фотокамерах тощо.

 

Монітор – пристрій візуального відображення інформації (у вигляді тексту, таблиць, малюнків, креслень тощо). Конструктивно монітори можуть бути побудовані на базі електронно-променевої трубки або на базі рідких кристалів (TFT-монітори).

Основними характеристиками моніторів є: розмір екрана, крапковий крок монітора (відстань між центрами пікселів), рядкова частота розгорнення (кількість відображених рядків у секунду).

Відеоадаптер – це електронна плата, що служить для програмного формування графічних і текстових зображень і є проміжною ланкою між монітором і шиною ПК. Адаптер посилає в монітор сигнали, що управляють яскравістю променів, синхросигнали рядкового і кадрового розгортання.

Клавіатура – пристрій для введення символьної інформації і управління роботою комп’ютера. У більшості комп’ютерів використовуєть-ся ІВМ-сумісна клавіатура, яка має 101 клавішу і декілька індикаторів, що сигналізують про режим роботи клавіатури.

За своїм призначенням всі клавіші функціонально поділяються на декілька груп.

Група алфавітно-цифрових клавіш – містить клавіші з літерами, цифрами, розділовими знаками, а також ряд управляючих клавіш. На більшості клавіш зображено декілька символів, натискування однієї і тієї ж клавіші, залежно від режиму роботи клавіатури, може привести до введення різних символів.

Перехід у режим введення великих літер здійснюється натискуванням клавіші [Caps Lock], при цьому загорається індикатор у верхньому правому куті клавіатури, повторне натискання переводить клавіатуру в режим введення малих літер.

Група функціональних клавіш – містить дванадцять функціональних клавіш (F1-F12), а також деякі управляючі клавіші. Натискання функціональних клавіш призводить до дій, які визначаються програмою, що в даний момент виконується на комп’ютері.

Група клавіш управління курсором – розташована зправа від алфавітно-цифрової групи клавіш. Клавіші із зображенням стрілок переміщають курсор на одне знакомісце у відповідному напрямку.

End – переміщення на кінець рядка; Home – переміщення на початок рядка; PageUp – переміщення на розмір екрана вгору; PageDoun – переміщення на розмір екрана вниз (використовують для перегляду великих за об’ємом текстів); Insert (Ins) – переключення клавіатури в режим вставки. У цьому режимі натискування клавіші будь-якої літери приводить до вставки цієї літери в позицію курсора (літери, що розміщуються з правого боку, зсуваються вправо); Delete (Del) – вилучення літери в позиції курсора (літери, що знаходиться справа від курсора).

Група клавіш додаткової панелі – містить клавіші, які можна використовувати як для набору цифр і знаків арифметичних операцій, так і для управління курсором. Перехід до режиму введення цифр здійснюється при натисканні клавіші [Num Lock]. При цьому загорається індикатор.

Стандартні управляючі клавіші (справа і зліва від клавіш з літерами):

Enter – клавіша для підтвердження команди, закінчення вводу стрічки;

Esc – відміни дії, викликає ігнорування будь-яких символів,  повернення до попереднього стану;

Tab – переміщення курсора на вісім позицій праворуч, крім того використовується для зміни значення інших клавіш;

Shift – клавіша переводу регістрів (великі та малі літери), також використовується для зміни значення інших клавіш;

Ctrl, Alt – самостійно не працюють, призначені лише для зміни значення інших клавіш (натискаються в комбінації з іншими клавішами);

Baskspace (←) – назад, вилучає літеру зліва від курсора, курсор при цьому зміщується на одну позицію ліворуч;

PrintScrееn – поміщає в буфер обміну Windows зображення екрана;

Pause – призупиняє виконання програми.

Для роботи з багатьма сучасними програмами практично обов’язковим є використання “миші” або іншого замінюючого її пристрою (трекбола, трекпойнта, сенсорної панелі).  Ці пристрої дозволяють вказувати на певні елементи на екрані дисплея.

Принтер — друкуючий пристрій. Здійснює вивід інформації з комп’ютера у вигляді друкованих копій тексту або графіки. Існують тисячі найменувань принтерів. Але основних видів принтерів три: матричні, лазерні і струменеві.

Матричні принтери використовують комбінації маленьких голок, що б’ють по фарбуючій стрічці, завдяки чому на папері залишається відбиток символу. Кожен символ, що друкується на принтері, формується набором з дев’яти, 18 або 24 голок, сформованих у вигляді вертикального стовпчика. Недоліками цих недорогих принтерів є їхня гучна робота і невисока якість друку.

Лазерні принтери працюють приблизно так само, як ксерокси. Комп’ютер формує у  своїй пам’яті „образ” сторінки тексту і передає його принтерові. Інформація про сторінку проектується за допомогою лазерного променя на барабан зі світлочутливим покриттям, що змінює електричні властивості залежно від освітленості. Після цього на барабан, що знаходиться під електричною напругою, наноситься барвний порошок – тонер, частки якого налипають на засвічені ділянки поверхні барабана. Принтер за допомогою спеціального гарячого валика протягує папір під барабаном; тонер переноситься на папір і „вплавляється” в нього, залишаючи стійке високоякісне зображення. Лазерні принтери забезпечують високу швидкість друку при помірній ціні віддрукованої сторінки.

Струменеві принтери генерують символи у вигляді послідовності чорнильних мікрокрапок. Друкуюча голівка принтера має сопла, через які на сторінку виприскуються швидкосохнучі чорнила. Ці принтери вимогливі до якості паперу. Кольорові струменеві принтери створюють кольори, комбінуючи чорнило чотирьох основних кольорів – яскраво-блакитного, пурпурового, жовтого і чорного.

Сканер – пристрій для введення в комп’ютер графічних зображень, тексту. Створює оцифроване зображення документа і поміщає його в пам’ять комп’ютера.

Якщо принтери виводять інформацію з комп’ютера, то сканери, навпаки, переносять інформацію з паперових документів у пам’ять комп’ютера. Існують ручні сканери, що прокочують по поверхні документа рукою, і планшетні сканери.

 

Питання для самостійної перевірки знань:

  1. Що теке «інформаційна система»?
  2. Які ви знаєте типи комп’ютерів? Охарактеризуйте їх.
  3. Які пристрої включає базова конфігурація ПК?
  4. Які функції виконує материнська плата ПК?
  5. Які функції виконує центральний мікропроцесор?
  6. Які ви знаєте види пам’яті ПК?
  7. Назовіть головні характеристики жорстких дисків.
  8. Які ви знаєте пристрої введення інформації?
  9. Які ви знаєте пристрої виведення інформації?

10. Назовіть та охарактеризуйте периферійні пристрої ПК.