С какой информацией может работать современный компьютер: Открытый урок по теме «Виды компьютерной информации. Великолепная пятерка мультимедиа»

Открытый урок по теме «Виды компьютерной информации. Великолепная пятерка мультимедиа»

Цели урока:

1. Повторить виды компьютерной информации, помочь учащимся получить представление о понятии мультимедиа.
2. Изучив возможности графического редактора PAINT, текстового процессор MS WORD

повторить и обобщить знания о способах и методах ввода, редактирования графической и текстовой информации, применение калькулятора для выполнения заданий;

3. Закрепить знания и умения, учащихся по теме, создать условия для формирования практических навыков при обработке числовой, текстовой, графической информации на компьютере;
4. Развитие логического, ассоциативного мышления.
5. Воспитывать культуру общения в группах.

Ход урока

1. Организационный момент. Психологический настрой “ладошки”

2. Повторение

А) — Ребята, отгадайте ребус (проверка – слово информация).Презентация

— Что такое информация? (Это сведения, которые помогают нам ориентироваться в окружающем мире).

— Приведите примеры.

— Как человек воспринимает информацию? (С помощью органов чувств)

— Какие вы знаете органы чувств? (зрение — глаза, слух- ухо, обоняние- нос, осязание – кожа, вкус – язык)

Б) Практика – проверка. (Учащиеся отгадывают предметы с помощью органов чувств)

— Какие вы знаете виды информации (Числовая, текстовая, графическая, звуковая, видеоинформация)

Практика – проверка. (На столах лежат карточки, которые содержат определенный вид информации)

— Покажите карточку, которая содержит текстовую информацию, числовую информацию, графическую информацию).

— Что можно делать с информацией? (Принимать, обрабатывать, хранить, выдавать).

— Что, значит, уметь работать с информацией? (Это значит уметь принимать, обрабатывать, хранить, выдавать эту информацию).

3. Новый материал + Поэтапное закрепление

А) Проблемный вопрос — С какой информацией компьютер может работать?

Б) Давайте договоримся, что уметь работать с информацией – это значит уметь принимать, обрабатывать, хранить и выдавать эту информацию. А теперь посмотрим, с какой информацией компьютер может это делать, а с какой – нет.

Люди имеют дело со многими видами информации. Сообщение о запуске нового спутника можно ввести в компьютер, сохранить и вывести на экран. Можно даже ввести и сохранить цвет моря ясным солнечным утром, а потом сравнить с цветом того же моря зимним вечером. Но вот ввести в компьютер запах розы, вкус яблока или мягкость плюшевой игрушки – нельзя никак.

Мы уже говорили о том, что компьютер – это электронная машина, а значит, он работает с сигналами. Поэтому компьютер может работать только с той информацией, которую можно превратить в сигналы. Если бы люди умели превращать в сигналы вкус или запах, то компьютер мог бы работать и с такой информацией, но делать этого пока не научились.

— С какой информацией не работает компьютер? (Которую нельзя превращать с сигналы. Которую мы воспринимаем с помощью обоняния, вкуса и осязания).

Вывод:

Очень хорошо превращается в сигналы то, что мы видим. Для этого есть видеокамеры, специальные цифровые фотоаппараты и специальные устройства, которые называются сканеры.

Люди давно научились превращать в сигналы то, что мы слышим. Делают это с помощью микрофона. Даже обычный телефонный аппарат способен справиться с такой задачей – он превращает в сигналы звук вашего голоса.

Очень трудно превратить в сигналы то, что люди чувствуют с помощью обоняния, осязания и вкуса. Ученые еще не нашли таких способов. Значит, компьютеры с такой информацией работать не могут.

В) Великолепная пятерка мультимедиа

Пока же компьютер может работать только с той информацией, которую мы видим и слышим. Самые первые компьютеры работали только с числами – это числовая информация.

Задание №1. Работаем с числовой информацией.

Потом люди научились превращать буквы в числа, и тогда компьютеры стали работать с буквами, словами, предложениями и длинными текстами. Такую информацию стали называть текстовой.

Задание №2. Работаем с текстовой информацией.

Прошло еще немного времени и компьютеры научились работать с рисунками и картинками. Сегодня компьютеры могут работать с графической информацией.

Задание №3. Работаем с графической информацией.

Очень долго компьютеры оставались “немыми”. Для того чтобы работать на предприятиях и в учреждениях, звук был не нужен. Вполне достаточно было обрабатывать числа, тексты и графику. Но когда компьютеры подешевели и их стали покупать для домашнего использования, им понадобились звуковые устройства. Теперь компьютеры могут воспроизводить звуки, музыку. Такая информация называется звуковой.

Задание №4. Психологическая физкультминутка под музыку.

И лишь совсем недавно компьютеры научились работать с видеоинформацией, то есть принимать, обрабатывать и показывать видеофильмы.

Задание №5. Просмотр небольшого видеоролика.

Вывод: Итак, современные компьютеры могут работать с пятью видами информации. Какими? (Числовая, Текстовая, Графическая, Звуковая, Видеоинформация).

Все эти пять видов информации вместе называют одним словом: мультимедиа. Если компьютер может работать со всеми этими пятью видами информации, то его называют мультимедийным.

4. Итог урока

– Какую информацию не может обрабатывать компьютер?

Какую информацию обрабатывает компьютер?

– Как называют компьютер, если он работает с числовой, текстовой, графической, звуковой и видеоинформацией?

5. Домашнее задание

Провести исследование. Предмет исследования – компьютер.

Объект исследования – виды информации. Является ли ваш компьютер мультимедийным.

6. Оценки за урок (комментирую)

Учебный курс «Информатика»

Роль ЭВМ в современном мире Историческое развитие вычислительных машин Поколения ЭВМ Архитектура ЭВМ Основные устройства компьютера Разновидности персональных компьютеров Состав системного блока ПК Структура программного обеспечения компьютера Системы программирования и прикладное ПО Компьютерные вирусы Вопросы и упражнения      Электронно-вычислительные машины (ЭВМ) проникли во многие сферы человеческой деятельности. Использование ЭВМ позволяет переложить обработку информации на автоматические устройства, способные достаточно долго работать без участия человека и со скоростью, в несколько миллионов раз превышающей скорость обработки информации человеком.     Универсальность ЭВМ, её способность к целенаправленной переработке различных видов информации и объясняют происходящий сейчас стремительный процесс внедрения компьютеров в самые разные сферы деятельности человека в современном обществе. Область применений компьютеров чрезвычайно широка. Они применяются везде, где можно создать математические модели для каких-нибудь явлений.     Компьютеры используются в медицине для установки диагноза. Пациент вводит с клавиатуры ответы на вопросы, а ЭВМ анализирует их и подобно опытному врачу ставит диагноз. На экран выводятся способы лечения. Компьютер следит за состоянием недоношенных детей с затруднённым дыханием и управляет работой искусственных лёгких. Избыток воздуха, поступившего в лёгкие ребёнка, может повредить их, а недостаток — привести к заболеванию мозга. ЭВМ устанавливает оптимальный режим подачи воздуха.      Использование компьютера позволяет получать изображение внутренних частей непрозрачных тел. Это называется томография. Во многом благодаря обработке данных изображение получается лучшего качества, чем рентгеноскопия. Томография позволяет обнаружить признаки заболевания, скрытые в тканях человеческого организма. Можно «анатомировать» кролика на экране ЭВМ с помощью светового пера, избежав тем самым процедуры вскрытия настоящего животного.     С помощью ЭВМ решается задача по прогнозу погоды. Она собирает и анализирует информацию, получаемую со спутников и метеостанций, выполняет огромный объём вычислений, необходимых для решения уравнений, возникающих при математическом моделировании процессов в атмосфере и океане, и, наконец, представляет полученные результаты.     ЭВМ часто используются для анализа данных. Они хранят наборы данных и сравнивают их с вводимой информацией.      Компьютеры обрабатывают счета и накладные для фирм и организаций, а их графические возможности используются архитекторами и проектировщиками. ЭВМ может выводить трёхмерное изображение объектов и вращать их с тем, чтобы конструктор мог рассмотреть эти объекты под разными углами.     ЭВМ применяются в транспортных системах. Компьютер используется в кассах аэрокомпаний и железнодорожного транспорта.     Сейчас никого не удивит сообщение: «Проведённый с помощью ЭВМ анализ показал, что такое-то стихотворение не принадлежит Шекспиру» или «Учёные, обработав два художественных полотна, утверждают, что это работы одного автора». ЭВМ может отличить подлинник от копии.     Домашний компьютер может оказать неоценимую пользу, стать источником новых знаний, а нередко и доходов. Он помогает в изучении иностранных языков, становится полезным инструментом для будущих композиторов и исполнителей музыки, незаменим для школьников, увлечённых математикой и информатикой, разгружает студентов от утомительной расчётной работы. Умение работать на ПК (персональном компьютере) ценится работодателями, и прежде всего солидными и преуспевающими фирмами.     Современный компьютер успешно заменяет пишущую машинку, обеспечивает хранение и быстрый поиск многих тысяч документов, позволяет освоить навыки работы художника-дизайнера.     Особенно заманчивы и увлекательны мультимедиа приложения компьютера, благодаря чему его можно объединить с телевизором, видеомагнитофоном и видеокамерой, и попробовать свои силы в создании систем управления голосом, музицировании и аранжировке музыкальных произведений, обработке изображений и создании своих собственных видеоклипов.     Биотехнология, атомная, энергетическая, технология новых материалов, безотходных производств и изготовления лекарственных препаратов невозможны без использования компьютеризированных информационных систем. Компьютеры объединяют системы связи (телефон, телевидение, телефакс, спутниковую связь), а также ведомственные, бытовые и научные базы данных и знаний.

Можешь пополнить материал раздела актуальной информацией… Пиши на e-mail: [email protected]

Пк в моей жизни. Роль компьютеров в современном мире

Технический прогресс уверенно шагает по планете. Влияние компьютера на жизнь человека сильнее с каждым годом. Только подумайте, 50 лет назад в российских деревнях ещё не в каждом доме было электричество, а теперь очень редко можно встретить школьника без мобильного телефона в кармане. В настоящее время вся жизнь прекращается, если электричество отключают вследствие погодных катаклизмов. Ведь вся бытовая техника работает от электричества либо постоянно, либо заряжается от электрической розетки для автономной работы.

Сейчас очень трудно себе представить, как это наши бабушки и дедушки могли учить уроки при свете керосиновой лампы. Электричество ведь проводили не за 1 день, поэтому от деревенских жителей можно было услышать следующие высказывания: «Зачем мне этот свет? Я себе куплю десятилинейную керосиновую лампу, и будет у меня в комнате светло!»

Потом они перестали отказываться, когда сравнили свою жизнь при электрическом освещении и при керосиновой лампе. Сейчас мы воспринимаем электричество, как само собой разумеющееся, а ведь первая зажженная лампочка, первый день работы радио были настоящим праздником для советских людей.

Технический прогресс не стоит на месте. В этом можно убедиться, если сравнить первые телевизоры, холодильники, мобильные телефоны, компьютеры с современными. Увеличилась также . 30 лет назад в магазинах записывались на очередь, чтобы купить холодильник, телевизор или автомобиль, компьютеры видели только в кино, а о посудомоечной машине даже мечтать не могли.

В конце 80-х годов прошлого века, когда изучение информатики вошло в курс школьной программы, учебники были, а компьютеров не было. Сейчас в каждом городе есть несколько магазинов по продаже компьютеров и другой бытовой техники, поэтому каждый человек имеет возможность , исходя из цены, качества и необходимых функций.

Польза компьютера в жизни человека

Ведь никто не покупает себе компьютер просто так: «У соседа есть, пусть и у меня тоже будет!» Каждый хочет как-то использовать купленный компьютер. Ведь это не просто предмет современного быта. Это мощный и многофункциональный инструмент. Зачем он человеку?

• Поиск информации. Не выходя из дома, вы можете зайти в интернет и получить ответ на любой вопрос за несколько секунд или . Это очень быстро и удобно.
• Общение. Бумажные письма уже никто не пишет. Вы можете общаться с друзьями и родственниками по Skype или в «Одноклассники» или «Вконтакте». При нынешнем образе жизни мобильный телефон и компьютер являются популярными средствами общения.

• Работа. Сейчас можно работать не выходя из дома. Вы можете для себя выбрать интернет-профессию и сотрудничать хоть со всем миром.
• Развлечения. Компьютерные игры, просмотр фильмов, прослушивание музыки. Все это можно найти в сети интернет.
• Обучение. Дистанционное обучение открывает перед человеком громадные возможности в получении новых знаний.

Вред компьютера в жизни человека

Рассмотрим теперь вредное воздействие компьютера на здоровье человека. Вспоминается известное выражение «Дети асфальта» – городские дети, которые мало бывают на природе». Так можно назвать всех людей, которые сидят за компьютером, как в городе, так и в деревне.

Сегодня компьютер есть практически у каждого члена семьи. Большую часть свободного времени дети и взрослые проводят за компьютером и заменяют живое общение виртуальным.

Здесь возникает проблема «вредных привычек», а также градации – что вреднее. Некоторые родители даже радуются, если подростки сидят за компьютером или смотрят телевизор, а не бродят бесцельно по улицам, читают книгу на диване, а не посещают ночной клуб. Если человек болен алкоголизмом или наркоманией, родственники стучатся во все двери и пытаются вылечить больного. Но никто не жалуется окружающим на то, что сын или дочка сидят у телевизора или за компьютером больше, чем нужно.

Бесконтрольное воздействие виртуальной среды очень весомо на неокрепшую психику ребенка. Многие взрослые не в силах оторваться от компьютерных игр и соцсетей, а что уж тут говорить про детей. Жестокие игры делают ребенка агрессивным, жестоким и равнодушным по отношению к окружающим. Он погружается в свой виртуальный мир, становиться замкнутым. Отсутствие движения, длительное сидение за компьютером приводит еще и к физическим заболеваниям.

Поскольку мы не можем отказаться от современных технологических устройств: компьютеров, планшетов, смартфонов, то должны помнить простую истину: «Хорошо всё – только в меру». Современная электроника вещь полезная. Но при бездумном использовании, вред может быть ощутимее, чем польза.

PS: Интересные факты влияния информационных технологий на жизнь человека

Дорогой читатель! Вы посмотрели статью до конца.
Получили вы ответ на свой вопрос? Напишите в комментариях пару слов.
Если ответа не нашли, укажите что искали .

Тема исследовательской работы — «Характеристика персонального компьютера».

Данная работа очень актуальна так, как на сегодняшний день компьютеры являются самым дешевым и надёжным способом хранения информации, компьютеры так же хороши и для обмена информацией между пользователями. Оснащение персонального компьютера это самая важная часть выбора компьютера для использования, как для игр, так и для работы с документами.

Я, однажды, задался таким вопросом: по каким критериям можно собрать или выбрать ПК для работы? И этот вопрос меня заинтересовал. От такого какой ПК мы купим зависит работа за ним, и наши чувства от проделанной работы.

Также, моя заинтересованность этой исследовательской работы в том, что я ученик 10 класса и по окончании 11 классов я уеду учиться в высшее учебное заведение, и мне предстоит выбор: какой компьютер выбрать для повседневной учебы. И в течение этой исследовательской работы я попытаюсь рассказать все характеристики ПК. Исходя из этого можно выделить цель моей работы.

Цель работы: выбор оптимальной конфигурации компьютера для выполнения различных видов работ.

Теоретическая часть работы посвящена рассмотрению комплектующих ПК. В практической части работы, я попытаюсь определить, какой компьютер наиболее популярен среди пользователей.

Таким образом, в процессе написания данной работы можно выделить следующие этапы работы:

Рассмотрение литературных источников и источников Интернет, посвященных теме данной работы;

Обзор современных комплектующих ПК, их возможности и особенности работы;

Оценка экономической целесообразности использования оптимальной конструкции ПК для верстки текста;

Подготовка выводов и предложений относительно использования определенной программы комплектующих ПК.

Трудно представить предприятие, которое не имеет на своем производстве компьютеров. Со временем компьютеры на этих же предприятиях обновляются и усовершенствуются, так же и операционные системы.

С каждым днем большими шагами компьютер входит в нашу современную жизнь. Наверное вы не сможете найти сферу науки, где бы не использовались компьютеры. Целью самого первого компьютера было решать сложные математические задачи по набору определенных алгоритмов. Алгоритм— это совокупность правил, которые способны решать конкретного рода задачи.

Благодаря этому их и назвали ЭВМ — электронно вычислительные машины. Через некоторое время люди поняли, что компьютер это универсальный инструмент, который способен хранить, обрабатывать и искать разную информацию.

Рассчитать траекторию полета, послать в небо спутник, спроектировать здание, решить сложную математическую задачу, проводить сложные операции в медицине, и многое другое можно сделать с помощью компьютера. На компьютере делают яркие красочные анимационные фильмы. Компьютер поможет вам выучить иностранный язык, подготовиться к ЕГЭ, научит вас грамотно рассчитывать бюджет семьи.

Эти «умные» машины способны на многое. Почему машины? Да потому, что они не наделены аналитическим мышлением, по сравнению с человеком.

В наше время компьютер играет огромную роль. Они встречаются практически везде от промышленных предприятий до больниц, от учебных классов до исследовательских лабораторий. Ну и конечно же, сейчас компьютеры стоят практически в каждом доме.

Современный ПК— это мощная и качественная машина, на которой можно легко работать благодаря удобному и красивому интерфейсу.

Нармонская общеобразовательная школа с углубленным изучением отдельных предметов Лаишевского муниципального района Республики Татарстан

Компьютеры в нашей жизни

Выполнила:
Кузнецова Юлия Васильевна,
ученица 11 а класса

Руководитель:
Ожмекова Юлия Геннадиевна,
учитель информатики

Нармонка – 2006
Содержание

Введение……………………… …………………………………. 3
История развития вычислительной техники ………………… 5
Поколения ЭВМ ……………………………………………….. 5
Применение ЭВМ в быту и жизни ……………………………. 7
Использование ЭВМ на Атомной Электростанции …………. 8
Применение ЭВМ в производстве ……………………………. 8
Применение ЭВМ в сельском хозяйстве …………………….. 11
Применение ЭВМ в торговле …………………………………. 12
ЭВМ на страже закона ………………………………………… 14
Применение ЭВМ в искусстве ………………………………… . 16
Применение ЭВМ в обучении …………………………………. 18
Применение ЭВМ в медицине………………………………….. 18
Заключение ………………………………………………………. 22
Список используемой литературы …………………………….. 23

Введение
Компьютер быстро вошел в нашу жизнь. Еще несколько лет назад было редкостью увидеть какой-нибудь персональный компьютер – они были, но были очень дорогие, и даже не каждая фирма могла иметь у себя в офисе компьютер. А теперь? Теперь в каждом третьем доме есть компьютер, который уже глубоко вошел в жизнь человека.
Современные вычислительные машины представляют одно из самых значительных достижений человеческой мысли, влияние, которого на развитие научно-технического прогресса трудно переоценить. Области применения ЭВМ непрерывно расширяются.
Эта тема меня очень затронула. Я задумалась о том как, и с каким ускорением, компьютеры «вливаются» в нашу жизнь. Без компьютеров сложно представить современное общество. ЭВМ является главным помощником, правой рукой человека XXI века.
Недавно, 9 марта в Ганновере, Германия, проходила крупнейшая мировая выставка в области информационных технологий и телекоммуникаций CeBIT’2006. На этом IT-форуме было представлено более 6,5 тыс. стендов компаний, в том числе мировых лидеров отрасли. Число посетителей, по словам организаторов, достигло полумиллиона человек. Российскую делегацию представляло около 70 компаний, среди которых более 15 фирм приехали в Ганновер из Петербурга. Там были представлены различные интересные модели других стран. Например: были представлены: кофе-варка, телевизор, о которых говорили, что в будущем можно будет с их помощью выходить в Интернет. Так же был представлен протез руки, который работает под управлением человеческого мозга. Невооруженным взглядом было видно, что на направление разработок в области безопасности большое влияние оказывают террористические атаки. На выставке CeBIT было представлено множество решений для обеспечения безопасности общественных зданий, к примеру, аэропортов.
Россия вышла в передовики по разработке идей. Среди представленных моделей информационных и коммуникационных технологий люди из России представили замечательные идеи. Представитель «Лаборатории Касперского» сказал, что программисты из России готовы воплотить в реальность самые сумасшедшие идеи, которые не под силу программистам из других стран. Увидев в новостях, а так же в Интернете на сайте газеты «Деловой Петербург» (http://www.dp.ru), я еще больше заинтересовалась в развитии этой темы. Эта тема, по моему мнению, является самой актуальной в наше время, ведь работая в любой сфере, каждый человек сталкивается с вычислительной техникой. Я считаю, что мы должны знать о ней все!

История развития вычислительной техники
Ещё с древности предпринимались попытки создания устройств, облегчающих вычисления.
В последствии история вычислительной техники условно разделилась на IV этапа.
I этап — V в. до н. э. — была изобретена в Египте вычислительная машина АБАК.
II этап – В 1624 году французский ученый Блез Паскаль изобрел Паскалево колесо, которое могло осуществлять 2 операции «сложение и вычитание».В 1673 году немецкий ученый Вильгельм Лейбниц усовершенствовал Паскалево колесо, добавил еще две операции «умножение и деление».
III этап – Появились машины на электромеханическом реле.
IV этап – В 1874 русский ученый В. Однер изобрел арифмометр для картографических расчетов.

Поколения ЭВМ

За 4 периода развития ЭВМ произошли большие изменения в строении, усовершенствовании машины, и области применения стали более обширны.
1948-1958 г.- Первые компьютеры как МЭСМ БЭСМ- 1,Стрела, Минск-1, Ситунь, Раздан.
Элементная база была основана на электрических лампах (диоды и триоды). Быстродействие 2-3 операции в секунду. Предназначались для решения средних несложных задач.
1959-1967 г.- М-20, М-220,Мир-1, Рута-100, IBM.
Элементная база состояла из полупроводниковых приборов. Быстродействие 20-30 операций в секунду. Использовались для решения трудоемких задач и управления технологическими процессами.

1968-1973 г. – Днепр-2, ЕС-106, Мир,ЕС-1050, IBM.
Элементная база состояла на интегральной схеме МИС. Быстродействие 2 миллиона операций в секунду. Использовались более широко в науке и технике.

1944-1982 г.- Эльбрус, Искра, Серверы.
Элементная база — большие интегральные схемы. Быстродействие 10 миллионов операций в секунду. Применение этих компьютеров обширны во всех областях науки и техники, быту, здравоохранении и т. д.

За время короткой истории своего развития компьютерная техника проделала большую эволюцию не только в смысле изменения её структуры, но и в смысле расширения областей применения и характера использования.

Применение компьютеров в быту и жизни

Для того, чтобы облегчить нелегкий домашний труд, придуманы многочисленные приборы и приспособления — утюги, стиральные машины, пылесосы, посудомоечные машины, холодильники, микроволновые и СВЧ- печи и т.д.
Эти приборы не могут действовать без контроля человека, но они заменяют ручную и скучную работу. Таким образом, человек значительно облегчает свой труд.
ЭВМ используется в парикмахерской. Человек, придя в салон, без каких либо затруднений и физических экспериментов может выбрать себе прическу, только лишь поместив свое изображение в компьютер, сможет легко определить стиль прически, макияжа, выбрать цвет волос и многое другое.

Использование ЭВМ на Атомной Электростанции

ЭВМ на АЭС выполняет подсобную функцию — собирает информацию, обрабатывает ее, и представляют человеку-оператору, который управляет работой АЭС. Конечно, атомный реактор автоматизирован, как и всё, что вокруг него, но автоматика это аналоговая, не использующая то, что мы привыкли называть ЭВМ. Сейчас создаются системы, в которых управляющие вычислительные комплексы будут не только снабжать оператора информацией и давать ему советы-подсказки, но и непосредственно воздействовать на управляющие органы агрегатов.

Применение ЭВМ в производстве

ЭВМ (микропроцессор) встраивается в различные устройства: часы, фотоаппараты, холодильники, швейные машины и др. Что может дать ЭВМ конструктору — технологу в современном производстве? Прежде всего она может облегчить работу с чертежами. С помощью ЭВМ новый чертеж можно подготовить в несколько раз быстрее, чем на обычном кульмане. Наиболее часто встречаются фрагменты чертежей, отдельные блоки и узлы можно хранить в памяти ЭВМ и использовать при создании новых чертежей. Использование такой библиотеки чертежей позволяет повысить производительность труда инженера за «электронным кульманом».

Проектирование и производство – Единый цикл.
Рассчитав нужную деталь на ЭВМ, и имея станки с числовым программным управлением, можно объединить проектирование и производство в единый цикл. Имея в памяти ЭВМ требуемую форму детали, можно с помощью той же ЭВМ рассчитать, как должен двигаться резец станка, чтобы изготовить эту деталь. Зная траекторию резца, можно рассчитать скорость обработки, подачу охлаждающей жидкости.
Вы когда-нибудь задумывались над тем, сколько времени и усилий требуется на разработку большого и сложного проекта, например самолёта, корабля, здания или моста? Такого рода проекты, как правило, представляют собой один из самых трудоёмких видов работ. Коллектив конструкторов и инженеров тратит месяцы на расчёты, изготовление чертежей и экспертизу сложных проектов.
Сегодня, в век компьютера, конструкторы имеют возможность посвятить своё время целиком процессу конструирования, поскольку расчёты и подготовку чертежей машина «берёт на себя». Для каких же типов проектов используется компьютер? Приведём два примера.
Конструктор автомобилей исследует с помощью компьютера, как форма кузова влияет на рабочие характеристики автомобиля. С помощь таких устройств, как электронное перо и планшет, конструктор может быстро и легко вносить любые изменения в проект и тут же наблюдать результат на экране дисплея. Компьютер может представить какую-то часть чертежа в увеличенном масштабе или под различными углами зрения. Подобная техника позволяет испытывать большое количество проектных мощностей, не создавая каждый раз экспериментального макета. В результате экономятся время, и средства.
Инженеры и архитекторы применяют компьютеры при проектировании официальных учреждений, торговых центров и других крупных зданий. Сначала они создают подробную наглядную модель, затем с помощью компьютера определяют форму, рассчитывают размеры, вес и т.д. и на основе полученных данных вносят соответствующие изменения в первоначальный проект. Допустим, что по проекту вес здания требует фундамента из особо высокопрочного материала. В этом случае авторы проекта уточняют свою модель и вновь проводят необходимые исследования. Они повторяют этот процесс до тех пор, пока не получат удовлетворительный со всех точек зрения результат.
Компьютеры находят применение при выполнении широкого круга производственных задач. Так, например, диспетчер на крупном заводе имеет в своём распоряжении автоматизированную систему контроля, обеспечивающую бесперебойную работу различных агрегатов. Компьютеры используются также для контроля за температурой и давлением при осуществлении различных производственных процессов. Когда повышение и понижение температуры или давления превышает допустимую норму, компьютер немедленно подаёт сигнал на регулирующее устройство, которое автоматически восстанавливает требуемые условия. Также управляется компьютером робот.
Робот – это механическое устройство, управляемое компьютером. В отличие от роботов, которые можно увидеть в магазинах или в кино, промышленные роботы, как правило, не похожи на человека. Более того, часто это просто большие металлические ящики с длинными руками, приводимыми в действие механическим образом.
Различные виды работ на заводах, скажем, такие, как на линиях сборки автомобилей, включают многократно повторяющиеся операции, например затягивание болтов или окраску деталей кузова. Работы выполняют повторяющиеся операции без тени неудовольствия или признаков усталости. Компьютеры ни на мгновение не теряют внимания к производственному процессу и не нуждаются в перерывах на обед.
Роботы могут также выполнять работу, которая для людей оказывается слишком тяжёлой или даже вообще невозможной, например, в условиях сильной жары или лютого мороза. Они могут готовить опасные химические препараты, работать в сильнозагрязнённом воздухе и полнейшей темноте. Нередко один робот может заменить на заводе двух рабочих. В целом применение роботов способствует повышению производительности труда и снижению стоимости производства.
Использование компьютеров в сельском хозяйстве

Представьте себе, что фермер решает вопрос о том, каких из имеющихся у него быков целесообразно оставить для разведения потомства и каких пустить на продажу. Используя микрокомпьютер, он вводит в него различные данные о физическом состоянии животных и тут же получает перечень лучших производителей своего стада. Хотя компьютеры в сельском хозяйстве, скорее исключение, чем правило, тем не менее, многие фермеры отдают им должное как необходимому инструменту. Имея компьютер, фермер может быстро и легко рассчитать требуемое количество семян для посева и количество удобрений. Компьютерные системы могут планировать севооборот, рассчитывать график полива с/х культур. Компьютер помогает также фермеру планировать свой бюджет и вести учёт домашнего скота.
На некоторых фермах применяются сложные электронные системы, управляющие подачей корма скоту. На основе полученной от них информации фермер может сделать заключение о том, что какое-то животное заболело, поскольку оно «лишилось аппетита»: выданная ему порция корма осталась нетронутой. Это высвобождает материальные и людские ресурсы, значительно улучшает уровень жизни человека.

Применение компьютеров в торговле
В организации компьютерного обслуживания торговых предприятий большое распространение получил штриховой код (бар-код). Покупатели выкладывают свои покупки на прилавок, вы пропускаете каждую из них через оптическое сканирующее устройство, которое считывает универсальный код, нанесённый на покупку. Универсальный код – это серия точек и цифр, по которым компьютер определяет, какое изделие покупателя; цена этого изделия хранится в памяти компьютера и высвечивается на маленьком экране, чтобы покупатель мог видеть стоимость своей покупки. Как только все отобранные товары прошли через оптическое сканирующее устройство, компьютер немедленно выдаёт общую стоимость купленных товаров. В этом случае окончательный расчёт с покупателями происходит намного быстрее, чем при использовании кассового аппарата.
Применение компьютера не только позволяет существенно ускорить расчёт с покупателями, но и даёт возможность всё время держать под контролем количество проданного и имеющегося в наличии товара.
Очевидно, что в недалёком будущем компьютеры станут играть ещё большую роль в жизни универсамов и их покупателей. В Японии уже существуют универсамы, где современная техника применяется для выполнения большинства операций, которые всегда выполнялись людьми. В тележки для продуктов вмонтированы калькуляторы, чтобы покупатель мог быстро ориентироваться в том, на какую сумму он отобрал продукты. Компьютер регулирует освящение и кондиционирование воздуха в помещении универсама. Оптическое сканирующее устройство ускоряет расчёт с покупателем и ведёт учет проданных и оставшихся в наличии товаров. При универсаме есть также комната, в которой детишки могут смотреть видеофильмы, пока их родители делают покупки.
Еще одной из важнейших составляющих информатизации становится переход к денежно-кредитной и финансовой сфере- к электронным деньгам.

Основным направлением является:
Торговля без наличных (оплата по кредитной карте). Система торговли без наличных POS (Points of Sale System-система кассовых автоматов) выполняет следующие функции:

верификацию кредитных карточек (их подлинность)
снятие денег со счета покупателя
перечисление денег на счет продавца.

POS — массовая и показательная система электронных денег. Она способна обнаружить малейшие хищения наличных денег и товаров. В каждую карточку встроена магнитная карта- носитель информации. На нее заранее занесены:

номер личного счета
категория платежеспособности клиента
размер кредита
название банка
страна

Электронные деньги – неизбежный результат научно-технического прогресса в денежно-кредитной сфере!

Компьютеры на страже закона

Вот новость, которая не обрадует преступника: «длинные руки закона» теперь обеспечены вычислительной техникой. «Интеллектуальная» мощь и высокое быстродействие компьютера, его способность обрабатывать огромное количество информации, теперь поставлены на службу правоохранительных органов для повышения эффективности работы.
Способность компьютеров хранить большое количество информации используется правоохранительными органами для создания картотеки преступной деятельности. Электронные банки данных с соответствующей информацией легко доступны государственным и региональным следственным учреждениям всей страны. В таких банках могут храниться:

фамилии преступников и сведения о причинах ареста;
сведения о разыскиваемых и пропавших без вести людях;
сведения об автомобилях (в том числе о номерах их государственной регистрации), плавательных средствах и огнестрельном оружии;
сведения о похищенных вещах.

Так, федеральное бюро расследования (ФБР) располагает общегосударственным банком данных, который известен как национальный центр криминалистической информации.
При помощи компьютера через небольшие преступления удаётся «выйти» на крупные. Так, однажды водитель одной машины был остановлен за нарушение правил дорожного движения. Когда номерной знак его машины был проверен с помощью компьютера, оказалось, что автомобиль был украден в соседнем регионе, и, кроме того, благодаря компьютеру выяснилось, что водитель разыскивается в связи с ограблением банка. Он был немедленно арестован.
Компьютеры используются правоохранительными органами не только в информационных сетях ЭВМ, но и в процессе розыскной работы. Например, в лабораториях криминалистов компьютеры помогаю проводить анализ веществ, обнаруженных на месте преступления. Заключения компьютера-эксперта часто оказываются решающими в доказательствах по рассматриваемому делу.
Компьютеры часто применяются и для составления «географии» преступлений. Данные о совершённых преступлениях в разных регионах страны вводятся в компьютер, который отмечает не географической карте пункты, где были совершены преступления. На основе таких данных правоохранительные органы принимают меры по предупреждению преступлений в районах, прилегающих к отмеченным пунктам.
По данным сайта www.evening-kazan.ru газеты «Вечерняя Казань» № 21(3172) от 14 февраля 2006 года, я узнала, что американская компания из Огайо вживила двум своим сотрудникам силиконовые чипы. Как сообщает Financial Times, это первый случай в США, когда персональная информация о человеке записывается внутри имплантируемого устройства. Частное охранное предприятие Citу Watcher.com, которое специализируется на видеонаблюдении, тестирует технологию, которая позволяет ограничить доступ в комнату, где хранится секретная информация.

Компьютеры в искусстве

В последнее время всё больше и больше профессиональных писателей применяют текстовые процессоры для повышения качества и ускорения своей работы. Но не только новеллисты, подобные Кингу и Штраубу, но и журналисты, авторы технических текстов, сценаристы, авторы учебников, а также многие другие используют компьютеры при работе с текстами. Текстовый процессор значительно облегчает редактирование и сверку текстов. Кроме того, он освобождает от необходимости перепечатки текстов и тем самым экономит время. Наконец, применение специальных программ помогает выявлять и устранять орфографические ошибки и синтаксические ошибки.
Писатели, имеющие микрокомпьютеры, точно так же, могут соединяться с соответствующими банками данных. Конечно, это дополнительно экономит время, когда в процессе работы нужно провести какое-то исследование. Микрокомпьютеры писателей хранят их записи, освобождают от ведения бумажных дел, высылают счета на оплату принятых к публикации произведений.
В руках художника компьютер становится инструментом для рисования. Иллюстраторы, дизайнеры, карикатуристы, кинематографисты считают, что вычислительная техника предоставляет им новые возможности в их творческой деятельности. С помощью таких средств, как графопостроитель, графический планшет, световое перо, художники создают многоцветные рисунки, графики, географические карты и диаграммы.
Но почему всё же компьютеры популярны у профессиональных художников? Вы, наверное, уже догадались? Компьютер даёт художнику возможность легко и быстро вносить изменения и поправки в свои рисунки и диаграммы. Вы хотите, чтобы на рисунке мальчик был одет в красную рубашку, а не в синюю? Или чтобы автомобиль имел открывающийся верх, а не жесткий? Пожалуйста! Нет проблем. Электронная правка занимает куда меньше времени, чем правка ручная. Точно так же различные варианты сложных изображений могут быть сделаны в считанные минуты, и при этом нет необходимости каждый раз начинать работу сначала.
Вы не находите, что между писателями и художниками возникает сходство, когда они начинают работать с компьютером? Несмотря на то, что одни создают тексты, а другие – изображения, и те и другие благодаря компьютерам вносят в своё творчество ускорение, гибкость и удобство.
Музыкальных теоретиков компьютер заинтересовал, прежде всего, как моделирующее и информационное поисковое устройство. Наибольший резонанс тогда вызвали «компьютерные композиции», которые, строго говоря, не являются произведениями художественного творчества в полном смысле слова. Их следует рассматривать как квазимузыкальные феномены. Был опробован метод сочинения музыки основе превращенной в алгоритмически решающую задачу техники.
Программа разработана на Бейсике. Она предполагает возможность ограничения объема материала, который будет включен в работу. При нажатии определенных клавиш машина воспроизводит через динамик выбранные тона, октавы, первые звуки. Очередным вводом звуков выводится последующая музыка. Таким образом, композиторы создают свои произведения, не затрачивая много усилий. При помощи компьютера даже начинающий музыкант сможет профессионально создавать музыку в любом ее жанре.

Компьютер в обучении
В современном обществе компьютер играет большую роль в обучении. А современные технологии позволяют создавать электронные доски, подключаемые к компьютеру, так что при рисовании на их поверхности специальным маркером изображение сразу же попадает в ПЭВМ и затем может быть обработан программами распознавания рукописного ввода и сохранено в файле и распечатано в требуемом количестве. В комплект Limio входят 4 цветных маркера и специальный ластик, а так же указка Limio Mous, заменяющая компьютерную мышь. Пока такая доска не поступила в продажу на Российский рынок, но американские производители обещали, что в скором времени она появится в некоторых американских школах.

Компьютер в медицине
Компьютеры находят широкое применение не только в учреждениях и на промышленных предприятиях, но и в медицине. Врачи, сёстры, а также фармацевты и представители других медицинских специальностей рассматривают компьютер как неотъемлемый инструмент их работы. Врачи используют его для многих важных целей.
Как часто вы болеете? Вероятно, у вас была простуда, ветрянка, болел живот? Если в этих случаях вы обращались к доктору, скорее всего он проводил осмотр быстро и достаточно эффективно. Однако медицина – это очень сложная наука. Существует множество болезней, каждая из которых имеет только ей присущие симптомы. Кроме того, существуют десятки болезней с одинаковыми и даже совсем одинаковыми симптомами. В подобных случаях врачу бывает трудно поставить точный диагноз. И здесь ему на помощь приходит компьютер. В настоящее время многие врачи используют компьютер в качестве помощника при постановке диагноза, т.е. для уточнения того, что именно болит у пациента. Для этого больной тщательно обследуется, результаты обследования сообщаются компьютеру. Через несколько минут компьютер сообщает, какой из сделанных анализов дал аномальный результат. При этом он может назвать возможный диагноз. Так же может провести обследования и профилактические осмотры.
Компьютер используется и в других целях:

Компьютерная томография.

Компьютер помогает врачу быстро и эффективно проводить профилактический осмотр. Например, прибор носящий название «сканирующая кошка» (CAT scaner), даёт точное изображение внутренних органов человека. Между прочим, такая «кошка» не имеет ничего общего с домашним животным на четырёх лапах. Это – сокращение от «computer-aided tomography» (компьютерная томография), а томография- это один из методов рентгеновского исследования.

Ультразвуковая диагностика поз воляет врачу безболезненно для пациента увидеть на экране ко мпьютера органы, нуждающиеся в лечении. Для это го врач лишь специальным устро йством водит по телу человека, а сканирующее устройство заносит все данные в память компьютера, а ЭВМ в свою очередь выдает сообщения о больном органе.
Задатчик сердечного ритма

Представьте себе на мгновение человека, у которого случился сердечный приступ, и его увезли в больницу. Сейчас он чувствует себя неплохо, но всё ещё находится в отделении интенсивной терапии. Здесь он «подключен» к компьютеру, который следит за числом сердечных сокращений: если оно вдруг уменьшится до опасного уровня, компьютер немедленно сообщит об этом врачу или сестре.

Устройства дыхания и наркоза
Лучевая терапия
Устройства диагностики и локализации почечных и железных камней.

Британские ученые изобрели «эхолот», который «слышит», как разрушаются камни при дроблении. Прибор улавливает эхо, образующееся при разбивании камней звуковой волной. По его тональности, можно судить, на сколько успешно прошла процедура. По данным исследователей, этот прибор позволит если не избежать, то, по крайней мере, уменьшить количество рентгеновских исследований, которые применяют сейчас для контроля эффективности процедуры.

Лечение и протезирование зубов с помощью компьютера
Система с микрокомпьютерным управлением для интенсивного медконтроля пациента

Существует также множество других способов применения компьютеров для этих целей в госпиталях, клиниках и лабораториях. Приведём некоторые из них:

Компьютеры играют важную роль в медицинских исследованиях. Они позволяют установить, как влияет загрязнение воздуха на заболеваемость населения данного района. Кроме того, с их помощью можно изучать влияние ударов на различные части тела, в частности последствия удара при автомобильной катастрофе для черепа и позвоночника человека.
Банки медицинских данных позволяют медикам быть в курсе последних научных и практических достижений.
Сети ЭВМ используются для пересылки сообщений о донорских органах, в которых нуждаются больные, ожидающие операции трансплантации.
Вычислительная техника используется для обучения медицинских работников практическим навыкам. На этот раз компьютер выступает в качестве больного, которому требуется немедленная помощь. На основании симптомов, выданных компьютером, обучающийся должен определить курс лечения. Если он ошибся, компьютер сразу показывает это.
Компьютеры используются для создания карт, показывающих скорость распространения эпидемий.
Компьютеры хранят в своей памяти истории болезни пациентов, что освобождает врачей от бумажной работы, на которую уходит много времени, и позволяет больше времени уделять самим больным.

Применение компьютеров переводит медицину на более высокий уровень и способствует дальнейшему повышению качества жизни.

Заключение

Области применения ЭВМ сегодня очень разнообразны: научные, инженерные и экономические расчеты, моделирование процессов и явлений, проектирование и конструирование зданий, сооружений и изделий; выдача справочной информации по любому поводу и на любую тему, контроль и управление техническим устройствами и объектами, продажа товаров и услуг, изобразительное и музыкальное искусство, обучение, игры т. е. ЭВМ можно применять всюду, где человек имеет дело с информацией в любом ее виде. Обзор всех сфер реального применения компьютеров и имеющихся программных средств, разработанных в мире, может составить многотомный справочник. Главная тенденция развития товарного программного обеспечения, выпускаемого на продажу, состоит в увеличении объема функций, расширения сервиса для потребления с одновременным упрощением и улучшением пользовательского интерфейса. Забота о расширении круга потребителей за счет облегчения процедуры пользования ЭВМ является мощным стимулом для зарубежных производителей программных средств.
Расширение области применения ЭВМ происходит не только за счет увеличения количества устройств, к которым присоединяется ЭВМ, но и за счет роста «интегральных способностей» компьютеров. Так информационно–поисковые системы и базы данных перерастают в базы знаний.

Список используемой литературы:

А.Г. Гейн, В.Г.Житомирский Учебное пособие «Основы информатики и вычислительной техники».
Новости медицины. Журнал «Здоровье» февраль 2005.
Новости медицины. Журнал «Здоровье» май 2005.
Попков А.И. «Введение в практическую информатику»
Сокол И., Шип С. Компьютер-помощник в музыкальном обучении. Одесса
Семакин И., Залогова Л, Русаков С., Шестокова Базовый курс 7-9 класс М.:БИНОМ, 2004
Угринович Н. Информатика и информационные технологии 10-11 класс М.: Лаборатория базовых Знаний.2002.
Что может ЭВМ? Журнал ИНФО (Информатика и образование). М.: «Педагогика» 1990 №2 март-апрель.
Что может ЭВМ? Журнал ИНФО (Информатика и образование). М.: «Педагогика» 1988 №3 май-июнь
Что может ЭВМ? Журнал ИНФО (Информатика и образование). М.: «Педагогика» 1987 № 5 сентябрь-октябрь
Что может ЭВМ? Журнал ИНФО (Информатика и образование). М.: «Педагогика» 1991 №2 март-апрель
Шауцукова А,З. Информатика 10-11 класс М.: Просвещение, 2000.
Ягунова Е. Диагностика по Фоллю. Журнал «Здоровье» июнь 2005.
http://www.dp.ru.
http://pok-ibm.narod.ru./Izobp rosh.htm.
WWW.evening-kazan.ru (общественно-политическая газета “Вечерняя Казань”.

и т.д……………..

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

РОЛЬ КОМПЬЮТЕРОВ В НАШЕЙ ЖИЗНИ

На сегодняшний день самой популярной техникой для дома и офиса является персональный компьютер.

Его можно использовать и для отдыха, и для работы. С его помощью можно просматривать видео, работать с документами, обрабатывать фото и видеофайлы, играть в игры и использовать в качестве развлекательного центра. Но самый главный плюс техники даже не в этом.

В наше время, когда каждая минута на счету, техника подобного плана существенно расширяет горизонты.

Оборудованная сетевой картой для выхода в интернет, персональная техника подобного плана дает возможность доступа к любой информации. С его помощью можно в течение нескольких секунд перевести или получить денежные средства, найти нужного человека, поговорить по видеосвязи со знакомыми или устроить видеоконференцию в офисе. Есть в работе с компьютером и свои недостатки, в особенности в школьном возрасте.

С помощью ПК также можно обустроить рабочее место у себя дома, чем довольно успешно пользуются многие работники. В любом случае, наличие ПК — это всегда престижно, удобно и без него многие просто не могут обходиться. А уж о том, какое значение имеют компьютеры на производстве, в научной отрасли и быту, и говорить не приходится.

С чем бы мы не сталкивались в повседневной жизни, все работает на базе ПК. Банковские системы, торговые сети, сфера образования, науки и развития технологий, медицина, промышленность, да и любая другая сфера, так или иначе касающаяся нашей жизни, для обеспечения своей работоспособности использует компьютер.

Благодаря компьютерным системам человечество получило возможность автоматизировать большинство процессов и сделало большой скачек вперед. Поэтому важность, которую компьютеры имеют в нашей жизни, сложно недооценивать.

компьютер электронный автоматизация

Самое главное — правильно подобрать ПК, учитывая пожелания и необходимости. Множество компаний предлагают не только продажу подобной техники, но и предоставляют целый сервис по гарантийному обслуживанию приобретенных у них товаров.

Современные производители предлагают потребителям технику в комплекте, либо, при желании, можно индивидуально подобрать ПК, оснастив его комплектующими, которые будут наиболее приемлемыми для выполнения возложенных на них задач. Да и дизайн техники тоже весьма разнообразен. При этом на мировом рынке регулярно появляются все более новые и продуктивные комплектующие. И это прекрасно, ведь прогресс на месте не стоит, а значит, вскоре появятся новые, более совершенные модели, с помощью которых можно будет совершать намного больше операций и роль ПК в нашей жизни возрастет!

Размещено на Allbest.ru

…

Подобные документы

Этапы развития информатики и вычислительной техники. Аппаратная часть персональных компьютеров. Внешние запоминающие устройства персонального компьютера. Прикладное программное обеспечение персональных компьютеров. Текстовые и графические редакторы.

контрольная работа , добавлен 28.09.2012


Исторические предшественники компьютеров. Появление первых персональных компьютеров. Концепция открытой архитектуры ПК. Развитие элементной базы компьютеров. Преимущества многопроцессорных и многомашинных вычислительных систем перед однопроцессорными.

курсовая работа , добавлен 27.04.2013


События, предшествовавшие появлению персональных компьютеров. Важнейшие этапы развития вычислительной техники до появления персональных компьютеров. Выпуск операционной системы Windows 3.1. Микропроцессор Intel 8088. Табличный процессор VisiCalc.

презентация , добавлен 21.06.2013


История возникновения и развития персональных компьютеров: появление первых электронных ламп и транзисторов, изобретение интегральных схем, создание микропроцессоров. Отличительные особенности и классификация компьютеров. История развития ноутбуков.

реферат , добавлен 19.06.2011


Понятие ноутбуков и нетбуков как переносных персональных компьютеров, анализ ключевых преимуществ и недостатков их использования. Основные неисправности ноутбуков. Низкая производительность нетбуков. Характеристика возможностей карманных компьютеров.

презентация , добавлен 17.05.2016


Роль компьютеров и информационных технологий в жизни современно человека. Основные принципы функционирования современных персональных электронных вычислительных машин. Основные устройства компьютера, компоненты системного блока и их взаимодействие.

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Введение

ХХ век дал много «технических чудес», среди которых и компьютер с его многочисленными возможностями, в том числе и мировая информационная сеть Интернет. О пользе и вреде этих изобретений можно спорить бесконечно, ведь у всякого явления или события есть свои сторонники и противники. Бесспорно, компьютер подрастающего поколения, порой даже заменяя подросткам друзей, родителей, школу…

Вопросы компьютеризации, влияние компьютера на здоровье человека являются одной из важных проблем современности. Компьютер хоть и облегчает человеку жизнь, но в то же время может вызвать серьезную зависимость. Погружаясь в виртуальный мир, человек как бы отгораживается от реальности, перестает интересоваться окружающим. И особенно уязвимы в этом плане дети и подростки, которые еще не сформировались как личности и легко поддаются пагубному влиянию. И поэтому я решил исследовать зависимость учащихся школы от компьютера, влияние компьютера на здоровье школьника и к каким изменениям в организме может привести это влияние.

Целью моей работы является :

определение влияния компьютера на жизнь и здоровье учащихся класса .

Для достижения своей цели я ставлю следующие задачи :

1. Изучение имеющейся литературы по заданному вопросу.

2. Проведение анкетирования с целью выявления зависимости школьников от компьютера.

Методика исследования :

1. Анализ литературы по теме исследования.

2. Анкетирование, математическая обработка данных, построение диаграмм.

Вопросы компьютеризации, влияние компьютера на здоровье человека являются одной из важных проблем современности. Эту проблему я поднимаю в своей работе.

Теоретическая часть

Основные вредные факторы, действующие на человека за компьютером

Основные вредные факторы, действующие на человека за компьютером:

Сидячее положение в течение длительного времени;

Перегрузка суставов кистей;

Стресс при потере информации.

Влияние компьютера на психику

Влияние компьютера на память

Рассмотрим каждый фактор по отдельности и его влияние на здоровье человека.

Сидячее положение в течение длительного времени.

Казалось бы, за компьютером человек сидит в расслабленной позе, однако она является для организма вынужденной и неприятной: напряжены шея, мышцы головы, руки и плечи, отсюда остеохондроз, а у детей — сколиоз. У тех, кто много сидит, между сиденьем стула и телом образуется тепловой компресс, что ведет к застою крови в тазовых органах, как следствие — простатит и геморрой, болезни, лечение которых — процесс длительный и малоприятный. Кроме того, малоподвижный образ жизни часто приводит к ожирению.

Воздействие на зрение

Глаза регистрируют самую мелкую вибрацию текста или картинки, а тем более мерцание экрана. Перегрузка глаз приводит к потере остроты зрения. Плохо сказываются на зрении неудачный подбор цвета, шрифтов, компоновки окон в используемых Вами программах, неправильное расположение экрана.

Перегрузка суставов кистей рук

Нервные окончания подушечек пальцев как бы разбиваются от постоянных ударов по клавишам, возникают онемение, слабость, в подушечках бегают мурашки. Это может привести к повреждению суставного и связочного аппарата кисти, а в дальнейшем заболевания кисти могут стать хроническими.

Стресс при потере информации

Далеко не все пользователи регулярно делают резервные копии своей информации. А ведь и вирусы не дремлют, и винчестеры лучших фирм, бывает, ломаются, и самый опытный программист может иногда нажать не ту кнопку… В результате такого стресса случались и инфаркты.

Влияние компьютера на психику

Что касается психики человека, так здесь на первый план выходят более виртуальные вещи, а именно — чрезмерное увлечение компьютерными играми или интернетом. Как правило, именно эти факторы могут вызывать некое подобие зависимости, которое в некоторых случаях связывается с невозможностью оторваться от своего увлечения, вызывая своего рода маниакальную зависимость от интернета или от игр. В таких случаях человек оказывается просто не в состоянии представить себе свое существование без предмета своего уже нездорового интереса, возлагая на его алтарь все большее и большее количество своего времени и здоровья.

Влияние компьютера на память.

Слишком частое обращение к всевозможным гаджетам уже начинает оказывать влияние на работу нашего мозга, а если точнее, на процесс запоминания информации.

Основные правила гигиены зрения:

Комфортное рабочее место.

Оно должно быть достаточно освещено, световое поле равномерно распределено по всей площади рабочего пространства, лучи света не должны попадать прямо в глаза. Укомплектуйте компьютер хорошим монитором, правильно его настройте, используйте качественные программы.

Специальное питание для глаз.

Людям с ослабленным зрением нужно употреблять продукты, укрепляющие сосуды сетчатки глаза: чернику, черную смородину, морковь. В рационе близоруких должна присутствовать печень трески, зелень: петрушка, салат, укроп, зеленый лук. При дистрофии сетчатки помогает шиповник (настой, отвар), клюква.

Гимнастика для глаз.

Существуют компьютерные программы, имитирующие отдых для глаз. Трудно сказать, насколько они действенны. Наверное, лучше те же 10 минут отдохнуть по-настоящему, чем разглядывать экран с имитацией отдыха.

Наибольшую пользу гимнастика для глаз приносит для профилактики и на первых стадиях ослабления зрения. Желательно выполнять «глазной» комплекс упражнений и тем, кто работает за компьютером, и тем, чьи глаза склонны к переутомлению. Гимнастика для глаз обычно занимает не более пяти минут.

Практическая часть

Анализ результатов

Анкетирование было проведено среди учащихся 7 классов, всего было опрошено 40 человек. Вопросы анкеты разбиты на 4 группы:

Время работы за компьютером.

Анализ полученных результатов по этому блоку показал, что 100% (40 чел.) учащихся имеют дома компьютер; 22% учащихся начали работать на компьютере с раннего возраста — 4 лет; 40% — с 7 лет; с 8 — 9 лет — все остальные.

Я выяснил, что 36% ответили, что у них есть постоянное желание играть в игры. Вероятно, эти ученики склонны к игромании. 64% ответили, что у них нет тяги к компьютерным играм.

Я поставил перед выбором ребят: компьютер или лыжная прогулка — 76% выбрали компьютер, а 24% — лыжная прогулка.

Общение по электронной почте или общение с другом наяву — 64% выбрали общение по электронной почте, а 36% общение с другом наяву

На вопрос: что больше всего интересует: компьютер, чтение книг или решение логических задач — 72% учащихся выбрали компьютер, 20% опрошенных чтение книг, 8% решение логических задач.

Психологические симптомы

В ходе анкетирования я постарался выяснить, пребывают ли в плохом, раздраженном настроении школьники, если был сломан компьютер?

79% детей пребывают в раздраженном настроении, не могут ничем заняться, 21% -не придают значения.

На вопрос конфликтовали ли вы с родителями, угрожали им, шантажировали их в ответ на запрет сидеть за компьютером?

8% ответили, что, не конфликтовали и не угрожали, а 92% ответили, что вступают с родителями в конфликтные ситуации из-за запрета «общения» с компьютером.

Здоровьесберегающие технологии при работе с компьютером

На вопрос, вы знаете, какую угрозу представляет компьютер вашему здоровью? 64% ответили, что знают, 36% ответили — нет.

Устают глаза при работе с компьютером у 44% опрошенных ответили да, у 32% глаза не устают, а 24% не придают значения этому.

Влияние компьютера на развитие интеллекта

На заданный вопрос: в какие компьютерные игры вы предпочитаете играть? 44% ответили, что предпочитают играть в бродилки, 36% предпочитают войнушки, 20% предпочитают логические игры.

В ходе работы я сопоставил рост количества компьютеров у учащихся нашей школы с изменениями их здоровья.

По данным медосмотра в сравнении за 2 учебных года среди 7 классов учеников нашей школы наблюдается тенденция рост заболеваемости органа зрения, опорно-двигательной системы.

Наиболее популярные виды деятельности в структуре досуга школьников (%)

Из представленных в таблице данных видно, что в зависимости от возрастной группы, наблюдается тенденция к значительному снижению процента школьников, отдающих предпочтение чтению книг и общению с друзьями в свободное время. При этом характерно, что практически сохранилась доля тех, кто указывает на просмотр телепередач. Что же касается компьютера, то доля школьников, отмечающих “общение” с ним как свой любимый вид проведения досуга резко возросла.

Заключение

Выводы:

Исследуя литературу по вопросу влияния компьютера на здоровье школьника, я сделал вывод, что компьютер хоть и облегчает человеку жизнь, но в то же время может вызвать серьезную зависимость. Погружаясь в виртуальный мир, человек как бы отгораживается от реальности, перестает интересоваться окружающим. И особенно уязвимы в этом плане дети и подростки, которые еще не сформировались как личности и легко поддаются пагубному влиянию. В отношении некоторых игр у подростков формируется зависимость, подобная наркотической. Многие компьютерные игры вызывают агрессивный настрой, но есть и такие, которые развивают положительные качества.

Развитие новых технологий обучения в школе, требует хорошее знание персонального компьютера. Изучить самостоятельно работу во многих программах довольно — таки сложно. Надо иметь достаточно сильную мотивацию, чтобы в одиночку постичь «неизведанное». Но все — таки лучше сделать компьютер не средством развлечения, а инструментом для обучения, в этом школьникам поможет школа.

По статистике отмечается рост числа персональных компьютеров у учеников дома, что возможно влияет на здоровье школьников. Я предлагаю, чтобы школьники соблюдали нормы работы за компьютером дома, а школе уделяется огромное внимание здоровьесберегающим технологиям. Отношения учителей к появлению у школьников персональных компьютеров практически однозначно: машина создана не для развлечений, а для работы. Дети должны, в первую очередь, пополнять свои знания, а не играть. Конечно, есть игры, которые развивают память и мышление, но современные подростки чаще предпочитают различные «стратегии и др.». Это отнюдь не положительно сказывается на их психике и работоспособности.

Ученые проводят параллель между частым использованием компьютера и резким ухудшением зрения у подростков. Однообразная и длительная работа с компьютером приводит к чрезмерному напряжению глаз и проблемам с фокусировкой. Симптомы проявляются в виде головных болей, неприятных ощущений в глазах, расплывчатости изображения. Но, как это ни странно звучит, дети быстро адаптируются и, скорее всего, просто не обращают внимания на проявившиеся симптомы.

Проводя исследования, я выяснил, что у 74 % опрошенных проявляются подобные симптомы, но они либо не обращают на это внимания, либо немного отдыхают. По данным медосмотра у учащихся школы наблюдается незначительный рост заболеваемости органов зрения и опорно-двигательной системы. Я могу предположить, что это связано с тем, что:

Учащиеся знают и соблюдают нормы работы за компьютером;

В школе уделяется огромное внимание здоровьесберегающим технологиям.

Литература

1. Билич Г.Л., Назарова Л.В./ Основы валеологии / С.-Петербург МСМХС, 1998г.

2. Ермилова И.А. Собираетесь в школу? Тренируйте глаза!/ Ермилова И.А.//Здоровье школьника — 2008 — №8, стр.56.

3. Ермилова И.А.Ограничьте просмотр передач!/ Ермилова И.А.//Здоровье школьника — 2008 — №8, стр.22

4. Ставцева В.В.: Организация здоровьесберегающего образовательного процесса на учебном занятии. — Белгород: БелГУ, 2010

5. Чумакова И. Н. Валеология — это здоровье через образование [Текст] // Педагогика: традиции и инновации: материалы V Междунар. науч. конф. (г. Челябинск, июнь 2014 г.). — Челябинск: Два комсомольца, 2014. — С. 16-18. 6. WWW.Mednovosti. ru

7. WWW.Inopressa. ru.

9. http://www.acpp.ru/data/materials/jornal/2007(7)%B91..pdf

Основные способы представления информации и команд в компьютере

Основные способы представления информации и команд в компьютере

Люди имеют дело со многими видами информации. Услышав прогноз погоды, можно записать его в компьютер, чтобы затем воспользоваться им. В компьютер можно поместить фотографию своего друга или видеосъемку о том как вы провели каникулы. Но ввести в компьютер вкус мороженого или мягкость покрывала никак нельзя. Компьютер — это электронная машина, которая работает с сигналами. Компьютер может работать только с такой информацией, которую можно превратить в сигналы. Если бы люди умели превращать в сигналы вкус или запах, то компьютер мог бы работать и с такой информацией. У компьютера очень хорошо получается работать с числами. Он может делать с ними все, что угодно. Все числа в компьютере закодированы «двоичным кодом», то есть представлены с помощью всего двух символов 1 и 0, которые легко представляются сигналами.

СПОСОБЫ ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ НА КОМПЬЮТЕРАХ Современный компьютер может обрабатывать числовую, текстовую, графическую, звуковую и видео информацию. Все эти виды информации в компьютере представлены в двоичном коде. Представление текстовых данных Любой текст состоит из последовательности символов. Символами могут быть буквы, цифры, знаки препинания, знаки математических действий, круглые и квадратные скобки и т. д. Текстовая информация, как и любая другая, хранится в памяти компьютера в двоичном виде. Представление графической информации Интенсивно технология обработки графической информации с помощью компьютера стала развиваться в 80 -х годах. Графическую информацию можно представлять в двух формах: аналоговой или дискретной. Живописное полотно, цвет которого изменяется непрерывно — это пример аналогового представления, а изображение, напечатанное при помощи струйного принтера и состоящее из отдельных точек разного цвета — это дискретное представление.

Представление звуковой информации v цифровая запись , когда реальные звуковые волны преобразуются в цифровую информацию путем измерения звука тысячи раз в секунду; v MIDI-запись , которая, вообще говоря, является не реальным звуком, а записью определенных команд-указаний (какие клавиши надо нажимать, например, на синтезаторе). MIDI-запись является электронным эквивалентом записи игры на фортепиано.

MIDI-информация представляет собой команды, а не звуковую волну. Эти команды — инструкции синтезатору. МIDI-команды гораздо удобнее для хранения музыкальной информации, чем цифровая запись. Однако для записи MIDI-команд вам потребуется устройство, имитирующее клавишный синтезатор, которое воспринимает МIDI-команды и при их получении может генерировать соответствующие звуки. Представление видео В последнее время компьютер все чаще используется для работы с видеоинформацией. Простейшей, с позволения сказать, работой является просмотр кинофильмов и видеоклипов, а также (куда компьютерным пользователям без них!) многочисленные видеоигры. Более правомерно данным термином называть создание и редактирование такой информации с помощью компьютера.

ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА Без возможности работы с информацией наши компьютеры сразу же превращаются в необыкновенно дорогую кучу железа, не более. Файловая система есть основа основ, на которой базируется любая манипуляция с данными, производимая на ПК: от загрузки операционной системы до чтения текстовых файлов в «блокноте». ФС включает: 1. совокупность всех файлов на диске 2. наборы и структуры данных, которые используются для управления файлами. 3. комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами. Основные функции файловой системы: 1. идентификация файлов – связывание имени файла и его местонахождения 2. распределение внешней памяти между файлами 3. обеспечение надежности и отказоустойчивости 4. обеспечение защиты от несанкционированного доступа 5. обеспечение совместного доступа FAT 32 Теоретически размер логического диска FAT 32 ограничен 8 Тб. На практике же встроенные в Windows 2000/XP средства администрирования дисков не позволят создать раздел размером более 32 Гб. Но даже этого для сегодняшних ПК хватает с лихвой. Имена файлов в FAT 32 могут содержать до 255 символов. Максимально возможный размер одного файла составляет 4 Гб.

ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ Количество программ, установленных на современном компьютере, исчисляется сотнями и даже тысячами. Именно они обеспечивают комфортную работу пользователя. Программное обеспечение (ПО) подразделяется на системное и прикладное. Пакеты прикладных программ (ППП) — служат программным инструментарием решения функциональных задач и являются самым многочисленным классом программных продуктов. Наиболее распространенным и чаще всего используемым видом прикладного ПО является Microsoft Office 2010 (более ранняя используемая версия Microsoft Office 2007). MS Office System сегодня включает в себя привычные компоненты — такие как MS Office Word (текстовый редактор), MS Office Excel (работа с электронными таблицами), MS Office Power. Point (помощь в проведении презентаций), почтовый клиент MS Office Outlook, а также MS Office Access (работа с базами данных).

УСТРОЙСТВА ВВОДА ИНФОРМАЦИИ Устройства ввода — приборы для занесения (ввода) данных в компьютер во время его работы. Главным устройством ввода большинства компьютерных систем является клавиатура. Вторым, но не менее важным инструментом управления компьютером и ввода информации, несомненно, является кнопочный манипулятор «мышь» . Мышь — это устройство, предназначенное для обеспечения удобства работы с современным программным обеспечением.

Web-камеры широко используются в Интернет-приложениях, например, при трансляции виртуальных видеоконференций. Цифровые камеры и ТВ-тюнеры. Последние годы все большее распространение получают цифровые камеры(видеокамеры и фотоаппараты). Звуковая карта производит преобразование звука из аналоговой формы в цифровую.

ПРОГРАММЫ-АРХИВАТОРЫ Одним из наиболее широко распространенных видов сервисных программ являются программы-архиваторы, предназначенные для архивации, упаковки файлов путем сжатия хранимой в них информации. Сжатие информации — это процесс преобразования информации, хранящейся в файле, к виду, при котором уменьшается избыточность в ее представлении и соответственно требуется меньший объем памяти для хранения. Программы архивации — это программы, позволяющие уменьшить размер файла для сохранения его на съемном носителе, передачи по сети, защите информации, а также для экономии места на диске. Суть их деятельности в следующем: программы архивации находят повторяющиеся фрагменты в файлах и записывают вместо них другую информацию, по которой затем можно будет восстановить информацию целиком. В основе архивации лежит принцип замены повторяющихся байтов указанием на количество и значение байта. Любая программа-архиватор создает из Ваших файлов (одного или нескольких) другой файл, меньший по размеру. Такое действие называется архивацией или созданием архива, а файл, созданный на Вашем диске – архивированным или просто архивом.

за бо си па С е! ни ма и вн

“ПОСЛЕДНИЙ ИЗ КОМПЬЮТЕРОВ” | Наука и жизнь

Стремительный прогресс в развитии компьютерной техники за последние десятилетия невольно заставляет задуматься о будущем компьютеров. Останутся ли они прежними или изменятся до неузнаваемо сти? Сегодня много говорят о том, что традиционные полупроводниковые ЭВМ скоро себя исчерпают. Ожидается, что уже через пять—десять лет их потеснят более мощные молекулярные (см. “Наука и жизнь” № 12, 2000 г.), квантовые (см. “Наука и жизнь” № 1, 2001 г.), биологические и другие, весьма экзотические, вычислительные устройства. Сет Ллойд, физик из Массачусетского технологического института (США), идет в своих прогнозах дальше всех. Он считает, что компьютер будущего не будет иметь ничего общего ни с одной из ныне существующих или только еще разрабатываемых вычислительных машин. Скорее, он превратится в нечто вроде огненного шара или даже черной дыры.

Изображение черной дыры, полученное космическим телескопом Хаббла.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Графики, иллюстрирующие развитие вычислительной техники за последние десятилетия.

Компактность и быстродействие уже существующих и гипотетических вычислительных устройств.

‹

›

Что за чепуха, — скажете вы, — развеможно поместить на рабочий стол раскаленный шар или черную дыру, да и как они могут производить вычисления?!

Прежде чем прийти к столь экстравагант ным выводам, Ллойд задал себе вопрос: до каких пор будут уменьшаться размеры вычислительных устройств и возрастать их быстродействие? Уже более тридцати лет развитие компьютеров подчиняется эмпирическому закону, сформулирован ному Гордоном Муром в 1965 году, согласно которому плотность транзисторов на микросхеме удваивается за 18 месяцев. С каждым годом следовать “закону Мура” становится все труднее, поэтому его близкий конец предсказывался уже неоднократно. Однако человечес кий гений и изобретательность находят все новые оригинальные выходы из технологических и производственных сложностей, встающих на пути безудержной “компьютерной гонки”. И все же, считает Ллойд, прогресс вычислительной техники не может продолжаться вечно, рано или поздно мы наткнемся на предел, обусловленный законами природы.

Каков же будет самый последний, самый мощный, “предельный” компьютер? Вряд ли сегодня можно предугадать, как именно он будет устроен. Но для нас это не принципиально, говорит Ллойд, технологические детали — задача инженеров будущего. Важно понимать, что любое вычисление — это прежде всего некий физический процесс. Поэтому задачу “о предельном компьютере” следует решать путем рассмотрения основных физических принципов и величин — таких как энергия, температура, объем.

Предел первый: быстродействие

Все логические операции, осуществляемые компьютером, основаны на переключении битов между условными значениями “0” и “1”, которым отвечают два устойчивых физических состояния. Это могут быть, к примеру, большее или меньшее сопротивление проводящего канала в транзисторе (обычный, или полупроводниковый, компьютер), та или иная структура молекулы (молекулярный компьютер), значения спина атома (квантовый компьютер) и т.д. Во всех случаях скорость переключения битов и, следовательно, быстродействие вычислительного устройства определяются тем, насколько быстро протекает соответству траекториях гамма-фотонов и обрабатывалась за счет их столкновений друг с другом, а также больше подвижность электронов в полупроводнике, скорость перехода молекулы из одной формы в другую определяется вероятностью этого события и т. д. Времена процессов переключения, как правило, очень малы (от 1 до 10^-15 секунды). И все же они конечны.

С точки зрения квантовой механики, утверждает Сет Ллойд, скорость вычислений ограничена полной доступной энергией. В 1998 году это положение было теоретически доказано физиками из Массачусетского технологического университета (США) Норманом Марголусом и Львом Левитиным. Им удалось показать, что минимальное время переключения бита равно одной четверти постоянной Планка, деленной на полную энергию:

.

Таким образом, чем больше энергия компьютера, используемая им для вычислений, тем быстрее он считает. По мнению Ллойда, “предельный компьютер” — это такой компьютер, вся энергия которого будет расходоваться только на вычислительный процесс.

Исходя из приведенного соотношения, оценим, к примеру, быстродействие некоего гипотетического компьютера массой один килограмм, состоящего всего из одного бита. Как известно, полная энергия тела задается фундаментальным соотношением E=mc², где m — масса, с — скорость света в вакууме. Итого, имеем 10¹⁷ Джоулей. Если бы всю эту энергию, “погребенную” в массе нашего компьютера, можно было бы использовать в вычислительном процессе, время переключения бита достигло бы фантастически малых величин порядка 10^-51 секунды! Полученное значение существенно меньше
называемого “планковского промежутка времени” (10^-44 секунды) — минимального временного интервала, который, с точки зрения квантовой теории гравитации, требуется для протекания любого физического события. “Это довольно-таки странно”, — говорит Ллойд…

Однако мы рассмотрели однобитный компьютер, в то время как на практике любой ЭВМ требуется не один, а множество битов. Если энергию нашего гипотетического компьютера распределить между миллиардом битов, время переключения каждого из них будет уже меньше планковского. “Важно, что при этом общее число переключений всех битов за секунду останется прежним — 10⁵¹”, — отмечает Ллойд.

По сравнению с “предельным” компьютером Ллойда нынешние ЭВМ — просто черепахи: при тактовой частоте порядка 500 мегагерц типичный современный компьютер выполняет лишь 10¹² операций в секунду. “Предельный” компьютер работает в 10³⁹ раз быстрее! А если он будет весить не килограмм, а тонну, быстродействие возрастет еще в 1000 раз.

В чем причина медлительности современных ЭВМ? Все дело в том, — считает Ллойд, — что полезную работу в них совершают лишь электроны, перемещающиеся внутри транзисторов. Что касается основной массы компьютера, то она не только не используется как источник энергии, но, напротив, препятствует свободному движению носителей заряда. Единствен ная ее функция — поддерживать ЭВМ в стабильном состоянии.

Как избавиться от “бесполезной” массы? Надо превратить ее в кванты электромагнитного излучения — фотоны, которые, как известно, не имеют массы покоя (считается, что она равна нулю). Тогда вся энергия, запасенная в массе, перейдет в энергию излучения, и компьютер из неподвижного серого ящика превратится в светящийся огненный шар! Как ни странно, но именно так может выглядеть “предельный” компьютер, утверждает Ллойд. Его вычислительная мощность будет огромна: менее чем за одну наносекунду он сможет решать задачи, на которые у современных ЭВМ ушло бы время, равное жизни Вселенной!

Заметим, что до сих пор все наши рассуждения касались только быстродействия “предельного” компьютера, но мы забыли о такой важной его характеристике, как память. Существует ли предел запоминающей способности вычислительных устройств?

Предел второй: память

Память компьютера ограничена его энтропией , утверждает Сет Ллойд, то есть степенью беспорядка, случайности в системе. В теории информации понятие энтропии — аналог понятия количества информации . Чем более однородна и упорядо
ющий физический процесс. Например, время переключения транзистора тем меньше, чем так чена система, тем меньше информации она в себе содержит.

Величина энтропии (S) пропорциональна натуральному логарифму числа различимых состояний системы (W): S = k.ln W, где k — постоянная Больцмана. Смысл этого соотношения очевиден: чем больший объем информации вы хотите сохранить, тем больше различимых состояний вам потребуется. Например, для записи одного бита информации необходимо два состояния: “включено” и “выключено”, или “1” и “0”. Чтобы записать 2 бита, потребуется уже 4 различных состояния, 3 бита — 8, n битов — 2ⁿ состояний. Таким образом, чем больше различимых состояний в системе, тем выше ее запоминающая способность.

Чему равна энтропия “предельного” компьютера Ллойда?

Во-первых, она зависит от объема компьютера: чем он больше, тем большее число возможных положений в пространстве могут занимать его частицы. Допустим, объем нашего компьютера равен одному литру. Во-вторых, необходимо знать распределение частиц по энергиям. Поскольку речь идет о светящемся шаре, можно воспользоваться готовым расчетом, выполненным еще лет сто назад Максом Планком при решении задачи о так называемом абсолютно черном теле. Что же мы получим? Оказывается, литр квантов света может хранить около 10³¹ битов информации — это в 10²⁰ раз больше, чем можно записать на современный 10-гигабайтный жесткий диск! Откуда такая огромная разница? “Все дело в том, — говорит Ллойд, — что способ, которым в современных компьютерах записывается и хранится информация, чрезвычайно неэкономен и избыточен. За хранение одного бита отвечает целый “магнитный домен” — а ведь это миллионы атомов”.

От раскаленного шара — к черной дыре

Итак, подведем итоги. Пытаясь выяснить пределы быстродействия и запоминающей способности вычислительного устройства, мы сначала избавились от лишней массы (1 килограмм), переведя ее в энергию квантов света, а затем каким-то образом запихнули все это в объем, равный 1 литру. В этих условиях температура огненного шара должна достигать миллиарда градусов (!), а излучать он будет гамма-кванты. Что ни говори, наш “предельный” компьютер получился довольно-таки странным… “Как управлять такой огромной энергией — вот в чем проблема”, — справедливо замечает Ллойд.

Но, допустим, каким-то образом нам все же удалось обуздать раскаленный “супчик” из гамма-квантов, заперев его в неком “ящике”. Тогда работа “предельного” компьютера могла бы выглядеть следующим образом. Информация хранилась бы в положениях и с небольшим количеством образующихся при столкновениях электронов и позитронов. Считывать информацию было бы совсем несложно. “Достаточно просто открыть “окошко” в стенке “ящика” и выпустить фотоны, — говорит Ллойд. — Вылетев наружу со скоростью света, они тут же попадут в детектор гамма-излучения, где и будет считано их состояние”. Для ввода информации потребуется управляемый генератор гамма-излучения. Конечно, все эти устройства ввода-вывода неизбежно привнесут с собой и “лишнюю” массу, от которой мы так хотели избавиться. Но Ллойд полагает, что в будущем, возможно, удастся сделать эти приборы очень маленькими и легкими.

Однако, как бы мы ни совершенствовали процесс ввода-вывода, описанная модель “предельного” компьютера имеет один принципиальный недочет. Допустим, максимальный размер (например, диаметр) нашего компьютера равен 10 сантиметрам. Поскольку фотоны движутся со скоростью света, то все 10³¹ битов информации, хранящейся в нашем компьютере, не могут быть “скачаны” из него быстрее, чем за время, требующееся свету для прохождения расстояния в 10 сантиметров — то есть за 3 ^.10^-10 секунды. Значит, максимальная скорость обмена информацией компьютера с внешним миром равна 10⁴¹ бит в секунду. А предельная скорость обработки информации, как мы уже выяснили раньше, составляет 10⁵¹ бит в секунду, что в десять миллиардов раз быстрее. Таким образом, необходимость связи компьютера с внешним миром, а также отдельных его частей друг с другом будет приводить к существенным потерям в скорости вычислений. “Отчасти решить эту проблему можно, заставив куски компьютера работать независимо друг от друга, в параллели”, — отмечает Ллойд.

Слишком медленный ввод-вывод информации затрудняет коррекцию ошибок в процессе вычислений. В нашей модели “предельного” компьютера для устранения ошибки придется извлечь наружу соответствующие биты, а вместо них поместить туда новые. Мы сможем проделывать эту операцию не чаще 10⁴¹ раз в секунду, тогда как за это же время компьютер обработает 10⁵¹ битов. Таким образом, лишь одна десятимиллиардная часть информации будет проверять ся на наличие ошибок. Придется либо слепо доверять точности расчетов, либо снижать скорость вычислений.

Есть ли способ повысить скорость ввода-вывода? “Да, — говорит Ллойд, — надо уменьшать размеры компьютера”. Тогда обмен информацией будет происходить быстрее, а объем памяти станет меньше. При этом доля последовательных операций в компьютере может возрасти, а доля параллельных — уменьшить ся.

Что произойдет, если мы начнем сжимать “сгусток” гамма-квантов, температура которого равна миллиарду градусов, а объем одному литру? По мере сжатия температура станет еще выше, в результате чего в объеме компьютера начнут рождаться новые, еще более экзотические частицы. “Компьютеры будущего могут превратиться в релятивистские устройства высокой энергии наподобие ускорителей элементарных частиц”, — полагают Вальтер Симмонс и его коллеги Сандип Пакваса и Ксерксес Тата из университета Гавайи, исследующие возможность компьютерных вычислений на уровне элементарных частиц. “По мере роста температуры в компьютере наши знания о том, что происходит у него внутри, становятся все более и более шаткими”, — говорит Ллойд.

Но, к счастью, наступит момент, когда все опять станет “просто”. Сжатый до некоторого предельного значения “компьютер” превратится… в черную дыру. Один килограмм первоначального вещества “схлопнется” в объем менее чем 10^-27 метров в поперечнике! Ну это уж чересчур, — скажете вы, — о каком еще компьютере можно после этого говорить?! Оказывается, можно…

Как известно, черная дыра — это область чрезвычайно сильного гравитационного поля, “всасывающая” в себя всю окружающую материю. Оказавшись вблизи так называемого горизонта событий черной дыры, ни одно тело, даже свет, уже не может ее покинуть (см. “Наука и жизнь” № 8, 2000 г.). Однако это не совсем так. В 1970 году Стефан Хокинг из Кембриджс кого университета теоретически показал, что черные дыры должны испаряться — испускать кванты света и элементарные частицы за горизонт событий. Если черные дыры все же излучают, то, согласно законам термодинамики, они имеют энтропию, а значит, могут запасать в себе информацию. Энтропия черной дыры была вычислена в 1972 году Яковом Бекенштейном. Согласно его расчетам, черная дыра массой один килограмм может хранить примерно 10¹⁶ бит.

Но с тех самых пор, как информация попадает в черную дыру, она становится недоступной для остальной части Вселенной. Значит, использовать черную дыру для каких-либо вычислений в принципе невозможно — мы все равно не сможем извлечь из нее полученный результат. Однако, с точки зрения теории струн (см. “Наука и жизнь” № 4, 1998 г.), не все так безнадежно. Гордон Кейн, физик-теоретик из университета штата Мичиган (США), полагает, что информацию о том, как формировалась черная дыра все же можно добыть. Сет Ллойд считает, что она остается записанной на горизонте событий в форме сжатых струн, “наподобие сплющенных спагетти”.

Если это действительно так, то черная дыра — и есть “предельный” компьютер, причем благодаря его ничтожно малым размерам скорость вычислений и скорость обмена информацией достигнут одного и того же, максимального, значения. Тем самым проблема ввода-вывода будет решена. “Черная дыра — самый мощный последовательный компьютер”, — считает Ллойд.

Представить себе, как может работать “чернодырный” компьютер еще сложнее, чем в случае раскаленного шара из гамма-квантов. По всей видимости, на вход его будет подаваться материя в неком исходном состоянии, программа задаст точный сценарий ее коллапса в черную дыру, а результатом станет анализ излучения вспышки черной дыры, взрывающейся в результате испарения. “Предельный” компьютер — хоть и мощное, но одноразовое устройство: решив задачу, он исчезнет.

***

Лишь после того, как компьютер превратится в пылающий огненный шар либо в микроскопическую черную дыру, — утверждает Ллойд, — прогресс вычислительной техники прекратится. Фантастика? Нет, “еще одно свидетельство тесной связи физики и теории информации”. Конечно, сегодня мы даже не можем себе представить, как достичь этих невероятных пределов. Однако не стоит отчаиваться — доверьтесь человеческому гению. Если развитие ЭВМ будет идти теми же темпами, все описанное станет реальностью через каких-нибудь две сотни лет.

См. в номере на ту же тему

С. ВЕЛИЧКИН- Передаю по буквам.

Д. УСЕНКОВ — Суперкомпьютер под названием «интернет».

Информатика. Лекция №6. Представление информации в компьютере.

Информатика. Лекция №6. Представление информации в компьютере. Предыдущая лекция | Содержание | Следующая лекция
Информатика. Лекция №6. Представление информации в компьютере.

Представление информации в компьютере.

Люди имеют дело со многими видами информации. Услышав прогноз погоды, можно записать его в компьютер, чтобы затем воспользоваться им. В компьютер можно поместить фотографию своего друга или видеосъемку о том как вы провели каникулы. Но ввести в компьютер вкус мороженого или мягкость покрывала никак нельзя.
Компьютер — это электронная машина, которая работает с сигналами. Компьютер может работать только с такой информацией, которую можно превратить в сигналы. Если бы люди умели превращать в сигналы вкус или запах, то компьютер мог бы работать и с такой информацией. У компьютера очень хорошо получается работать с числами. Он может делать с ними все, что угодно. Все числа в компьютере закодированы «двоичным кодом», то есть представлены с помощью всего двух символов 1 и 0, которые легко представляются сигналами.
Вся информация с которой работает компьютер кодируется числами. Независимо от того, графическая, текстовая или звуковая эта информация, что бы ее мог обрабатывать центральный процессор она должна тем или иным образом быть представлена числами.

Представление текстовых данных.

Любой текст состоит из последовательности символов. Символами могут быть буквы, цифры, знаки препинания, знаки математических действий, круглые и квадратные скобки и т.д. Особо обратим внимание на символ «пробел», который используется для разделения слов и предложений между собой. Хотя на бумаге или экране дисплея «пробел» — это пустое, свободное место, этот символ ничем не «хуже» любого другого символа. На клавиатуре компьютера или пишущей машинки символу «пробел» соответствует специальная клавиша.
Текстовая информация, как и любая другая, хранится в памяти компьютера в двоичном виде. Для этого каждому символу ставится в соответствие некоторое неотрицательное число, называемое кодом символа, и это число записывается в память ЭВМ в двоичном виде. Конкретное соответствие между символами и их кодами называется системой кодировки.
В современных ЭВМ, в зависимости от типа операционной системы и конкретных прикладных программ, используются 8-разрядные и 16-разрядные (Windows 95, 98, NT) коды символов. Использование 8-разрядных кодов позволяет закодировать 256 различных знаков, этого вполне достаточно для представления многих символов, используемых на практике. При такой кодировке для кода символа достаточно выделить в памяти один байт. Так и делают: каждый символ представляют своим кодом, который записывают в один байт памяти.
В персональных компьютерах обычно используется система кодировки ASCII (American Standard Code for Information Interchange — американский стандартный код для обмена информации). Он введен в 1963 г. и ставит в соответствие каждому символу семиразрядный двоичный код. Легко определить, что в коде ASCII можно представить 128 символов.
В системе ASCII закреплены две таблицы кодирования базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255.
Первые 32 кода базовой таблицы, начиная с нулевого, отданы производителям аппаратных средств. В этой области размещаются управляющие коды, которым не соответствуют ни какие символы языков. Начиная с 32 по 127 код размещены коды символов английского алфавита, знаков препинания, арифметических действий и некоторых вспомогательных символов.
Кодировка символов русского языка, известная как кодировка Windows-1251, была введена «извне» — компанией Microsoft, но, учитывая широкое распространение операционных систем и других продуктов этой компании в России, она глубоко закрепилась и нашла широкое распространение.
Другая распространённая кодировка носит название КОИ-8 (код обмена информацией, восьмизначный) — её происхождение относится к временам действия Совета Экономической Взаимопомощи государств Восточной Европы. Сегодня кодировка КОИ — 8 имеет широкое распространение в компьютерных сетях на территории России и в российском секторе Интернета.
Международный стандарт, в котором предусмотрена кодировка символов русского языка, носит название ISO (International Standard Organization — Международный институт стандартизации). На практике данная кодировка используется редко.
Универсальная система кодирования текстовых данных.
Если проанализировать организационные трудности, связанные с созданием единой системы кодирования текстовых данных, то можно прийти к выводу, что они вызваны ограниченным набором кодов (256). В то же время, очевидно, что если, кодировать символы не восьмиразрядными двоичными числами, а числами с большим разрядом то и диапазон возможных значений кодов станет на много больше. Такая система, основанная на 16-разрядном кодировании символов, получила название универсальной — UNICODE. Шестнадцать разрядов позволяют обеспечить уникальные коды для 65 536 различных символов — этого поля вполне достаточно для размещения в одной таблице символов большинства языков планеты.
Несмотря на тривиальную очевидность такого подхода, простой механический переход на данную систему долгое время сдерживался из-за недостатков ресурсов средств вычислительной техники (в системе кодирования UNICODE все текстовые документы становятся автоматически вдвое длиннее). Во второй половине 90-х годов технические средства достигли необходимого уровня обеспечения ресурсами, и сегодня мы наблюдаем постепенный перевод документов и программных средств на универсальную систему кодирования.
Ниже приведены таблицы кодировки ASCII.

Представление изображений.

Все известные форматы представления изображений (как неподвижных, так и движущихся) можно разделить на растровые и векторные. В векторном формате изображение разделяется на примитивы — прямые линии, многоугольники, окружности и сегменты окружностей, параметрические кривые, залитые определенным цветом или шаблоном, связные области, набранные определенным шрифтом отрывки текста и т. д. (см. рис.). Для пересекающихся примитивов задается порядок, в котором один из них перекрывает другой. Некоторые форматы, например, PostScript, позволяют задавать собственные примитивы, аналогично тому, как в языках программирования можно описывать подпрограммы. Такие форматы часто имеют переменные и условные операторы и представляют собой полнофункциональный (хотя и специализированный) язык программирования.
Рис. Двухмерное векторное изображение Каждый примитив описывается своими геометрическими координатами. Точность описания в разных форматах различна, нередко используются числа с плавающей точкой двойной точности или с фиксированной точкой и точностью до 16-го двоичного знака.
Координаты примитивов бывают как двух-, так и трехмерными. Для трехмерных изображений, естественно, набор примитивов расширяется, в него включаются и различные поверхности - сферы, эллипсоиды и их сегменты, параметрические многообразия и др. (см. рис.).
Рис. Трехмерное векторное изображение Двухмерные векторные форматы очень хороши для-представления чертежей, диаграмм, шрифтов (или, если угодно, отдельных букв шрифта) и отформатированных текстов. Такие изображения удобно редактировать — изображения и их отдельные элементы легко поддаются масштабированию и другим преобразованиям. Примеры двухмерных векторных форматов — PostScript, PDF (Portable Document Format, специализированное подмножество PostScript), WMF (Windows MetaFile), PCL (Printer Control Language, система команд принтеров, поддерживаемая большинством современных лазерных и струйных печатающих устройств). Примером векторного представления движущихся изображений является MacroMedia Flash. Трехмерные векторные форматы широко используются в системах автоматизированного проектирования и для генерации фотореалистичных изображений методами трассировки лучей и т. д.
Однако преобразование реальной сцены (например, полученной оцифровкой видеоизображения или сканированием фотографии) в векторный формат представляет собой сложную и, в общем случае, неразрешимую задачу. Программы-векторизаторы существуют, но потребляют очень много ресурсов, а качество изображения во многих случаях получается низким. Самое же главное — создание фотореалистичных (фотографических или имитирующих фотографию) изображений в векторном формате, хотя теоретически и, возможно, на практике требует большого числа очень сложных примитивов. Гораздо более практичным для этих целей оказался другой подход к оцифровке изображений, который использует большинство современных устройств визуализации: растровые дисплеи и многие печатающие устройства.
В растровом формате изображение разбивается на прямоугольную матрицу элементов, называемых пикселами (слегка искаженное PICture ELement — этемент картинки). Матрица называется растром. Для каждого пиксела определяется его яркость и, если изображение цветное, цвет. Если, как это часто бывает при оцифровке реальных сцен или преобразовании в растровый формат (растеризации) векторных изображений, в один пиксел попали несколько элементов, их яркость и цвет усредняются с учетом занимаемой площади. При оцифровке усреднение выполняется аналоговыми контурами аналого-цифрового преобразователя, при растеризации — алгоритмами анти-алиасинга.
Размер матрицы называется разрешением растрового изображения. Для печатающих устройств (и при растеризации изображений, предназначенных для таких устройств) обычно задается неполный размер матрицы, соответствующей всему печатному листу, а количество пикселов, приходящихся на вертикальный или горизонтальный отрезок длиной 1 дюйм; соответствующая единица так и называется — точки на дюйм (DPI, Dots Per Inch).
Для черно-белой печати обычно достаточно 300 или 600 DPI. Однако принтеры, в отличие от растровых терминалов, не умеют манипулировать яркостью отдельной точки, поэтому изменения яркости приходится имитировать, разбивая изображение на квадратные участки и регулируя яркость относительным количеством черных и белых (или цветных и белых при цветной печати) точек в этом участке. Для получения таким способом приемлемого качества фотореалистичных изображений 300 DPI заведомо недостаточно, и даже бытовым принтерам приходится использовать гораздо более высокие разрешения, вплоть до 2400 DPI.
Вторым параметром растрового изображения является разрядность одного пиксела, которую называют цветовой глубиной. Для черно-белых изображений достаточно одного бита на пиксел, для градаций яркости серого или цветовых составляющих изображения необходимо несколько битов (см. рис.). В цветных изображениях пиксел разбивается на три или четыре составляющие, соответствующие разным цветам спектра. В промежуточных данных, используемых при оцифровке и редактировании растровых изображений, цветовая глубина достигает 48 или 64 бит (16 бит на цветовую составляющую). Яркостный диапазон современных Мониторов, впрочем, позволяет ограничиться 8-ю битами, т. е. 256 градациями, на одну цветовую составляющую: большее количество градаций просто незаметно глазу.
Рис. Растровое изображение Наиболее широко используемые цветовые модели — это RGB (Red, Green, Blue — красный, зеленый, синий, соответствующие максимумам частотной характеристики светочувствительных пигментов человеческого глаза), CMY (Cyan, Magenta, Yellow — голубой, пурпурный, желтый, дополнительные к RGB) и CMYG — те же цвета, но с добавлением градаций серого. Цветовая модель RGB используется в цветных кинескопах и видеоадаптерах, CMYG — в цветной полиграфии.
В различных графических форматах используется разный способ хранения пикселов. Два основных подхода — хранить числа, соответствующие пикселам, одно за другим, или разбивать изображение на битовые плоскости — сначала хранятся младшие биты всех пикселов, потом — вторые и так далее. Обычно растровое изображение снабжается заголовком, в котором указано его разрешение, глубина пиксела и, нередко, используемая цветовая модель.

Представление звуковой информации.

Приёмы и методы работы со звуковой информацией пришли в вычислительную технику наиболее поздно. К тому же, в отличие от числовых, текстовых и графических данных, у звукозаписей не было столь же длительной и проверенной истории кодирования. В итоге методы кодирования звуковой информации двоичным кодом далеки от стандартизации. Множество отдельных компаний разработали свои корпоративные стандарты, но среди них можно выделить два основных направления.

1. Метод FM (Frequency Modulation) основан та том, что теоретически любой сложный звук можно разложить на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду, а, следовательно, может быть описан числовыми параметрами, т.е. кодом. В природе звуковые сигналы имеют непрерывный спектр, т.е. являются аналоговыми. Их разложение в гармонические ряды и представление в виде дискретных цифровых сигналов выполняют специальный устройства — аналогово-цифровые преобразователи (АЦП). Обратное преобразование для воспроизведения звука, закодированного числовым кодом, выполняют цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). При таких преобразованиях неизбежны потери информации, связанные с методом кодирования, поэтому качество звукозаписи обычно получается не вполне удовлетворительным и соответствует качеству звучания простейших электромузыкальных инструментов с окрасом характерным для электронной музыки. В то же время данный метод копирования обеспечивает весьма компактный код, поэтому он нашёл применение ещё в те годы, когда ресурсы средств вычислительной техники были явно недостаточны.
2. Метод таблично волнового (Wave-Table) синтеза лучше соответствует современному уровню развития техники. В заранее подготовленных таблицах хранятся образцы звуков для множества различных музыкальных инструментах. В технике такие образцы называют сэмплами. Числовые коды выражают тип инструмента, номер его модели, высоту тона, продолжительность и интенсивность звука, динамику его изменения, некоторые параметры среды, в которой происходит звучание, а также прочие параметры, характеризующие особенности звучания. Поскольку в качестве образцов исполняются реальные звуки, то его качество получается очень высоким и приближается к качеству звучания реальных музыкальных инструментов.

Развитие аппаратной базы современных компьютеров параллельно с развитием программного обеспечения позволяет сегодня записывать и воспроизводить на компьютерах музыку и человеческую речь. Существуют два способа звукозаписи:

• цифровая запись, когда реальные звуковые волны преобразуются в цифровую информацию путем измерения звука тысячи раз в секунду;
• MIDI-запись, которая, вообще говоря, является не реальным звуком, а записью определенных команд-указаний (какие клавиши надо нажимать, например, на синтезаторе). MIDI-запись является электронным эквивалентом записи игры на фортепиано.

Для того чтобы воспользоваться первым указанным способом в компьютере должна быть звуковая карта (плата).
Реальные звуковые волны имеют весьма сложную форму и для получения их высококачественного цифрового представления требуется высокая частота квантования.
Звуковая плата преобразует звук в цифровую информацию путем измерения характеристики звука (уровень сигнала) несколько тысяч раз в секунду. То есть аналоговый (непрерывный) сигнал измеряется в тысячах точек, и получившиеся значения записываются в виде 0 и 1 в память компьютера. При воспроизведении звука специальное устройство на звуковой карте преобразует цифры в аналог звуковой волны. Хранение звука в виде цифровой записи занимает достаточно много места в памяти компьютера.
Число разрядов, используемое для создания цифрового звука, определяет качество звучания.
MIDI-запись была разработана в начале 80-х годов (MIDI — Musical Instrument Digital Interfase — интерфейс цифровых музыкальных инструментов). MIDI-информация представляет собой команды, а не звуковую волну. Эти команды — инструкции синтезатору. МIDI-команды гораздо удобнее для хранения музыкальной информации, чем цифровая запись. Однако для записи MIDI-команд вам потребуется устройство, имитирующее клавишный синтезатор, которое воспринимает МIDI-команды и при их получении может генерировать соответствующие звуки.

Таким образом, рассмотрев принципы хранения в ЭВМ различных видов информации, можно сделать важный вывод о том, что все они так или иначе преобразуются в числовую форму и кодируются набором нулей и единиц. Благодаря такой универсальности представления данных, если из памяти наудачу извлечь содержимое какой-нибудь ячейки, то принципиально невозможно определить, какая именно информация там закодирована: текст, число или картинка.

Представление видео.

В последнее время компьютер все чаще используется для работы с видеоинформацией. Простейшей, с позволения сказать, работой является просмотр кинофильмов и видеоклипов, а также (куда компьютерным пользователям без них!) многочисленные видеоигры. Более правомерно данным термином называть создание и редактирование такой информации с помощью компьютера.
Что представляет собой фильм с точки зрения информатики? Прежде всего, это сочетание звуковой и графической информации. Кроме того, для создания на экране эффекта движения используется технология быстрой смены статических картинок. Исследования показали, что если за одну секунду сменяется более 10-12 кадров, то человеческий глаз воспринимает изменения на них как непрерывные. В любительской киносъемке использовалась частота 16 кадров/сек., в профессиональной — 24.
Традиционный кадр на кинопленке «докомпьютерной» эпохи выглядел так, как показано на рис.1. Основную его часть, разумеется, занимает видеоизображение, а справа сбоку отчетливо видны колебания на звуковой дорожке. Имеющаяся по обоим краям пленки периодическая система отверстий (перфорация) служит для механической протяжки ленты в киноаппарате с помощью специального механизма.
Рис.1 Казалось бы, если проблемы кодирования статической графики и звука решены, то сохранить видеоизображение уже не составит труда. Но это только на первый взгляд, поскольку, как показывает разобранный выше пример, при использовании традиционных методов сохранения информации электронная версия фильма получится слишком большой. Достаточно очевидное усовершенствование состоит в том, чтобы первый кадр запомнить целиком (в литературе его принято называть ключевым), а в следующих сохранять лишь отличия от начального кадра (разностные кадры).
Принцип формирования разностного кадра поясняется рис.2, где продемонстрировано небольшое горизонтальное смещение прямоугольного объекта. Отчетливо видно, что при этом на всей площади кадра изменились всего 2 небольшие зоны: первая сзади объекта возвратилась к цвету фона, а на второй — перед ним, фон перекрасился в цвет объекта. Для разноцветных предметов произвольной формы эффект сохранится, хотя изобразить его будет заметно труднее.

Рис.2 Конечно, в фильме существует много ситуаций, связанных со сменой действия, когда первый кадр новой сцены настолько отличается от предыдущего, что его проще сделать ключевым, чем разностным. Может показаться, что в компьютерном фильме будет столько ключевых кадров, сколько новых ракурсов камеры. Тем не менее, их гораздо больше. Регулярное расположение подобных кадров в потоке позволяет пользователю оперативно начинать просмотр с любого места фильма: «если пользователь решил начать просмотр фильма с середины, вряд ли он захочет ждать, пока программа распаковки вычислит все разности с самого начала» Кроме того, указанная профилактическая мера позволяет эффективно восстановить изображение при любых сбоях или при «потере темпа» и пропуске отдельных кадров на медленных компьютерных системах.
Заметим, что в современных методах сохранения движущихся видеоизображений используются и другие типы кадров.
Существует множество различных форматов представления видеоданных. В среде Windows, например, уже более 10 лет (начиная с версии 3.1) применяется формат Video for Windows, базирующийся на универсальных файлах с расширением AVI (Audio Video Interleave - чередование аудио и видео). Суть AVI файлов состоит в хранении структур произвольных мультимедийных данных, каждая из которых имеет простой вид, изображенный на рис.3. Файл как таковой представляет собой единый блок, причем в него, как и в любой другой, могут быть вложены новые блоки. Заметим, что идентификатор блока определяет тип информации, которая хранится в блоке.

Рис.3 Внутри описанного выше своеобразного контейнера информации (блока) могут храниться абсолютно произвольные данные, в том числе, например, блоки, сжатые разными методами. Таким образом, все AVI-файлы только внешне выглядят одинаково, а внутри могут различаться очень существенно.
Еще более универсальным является мультимедийный формат Quick Time, первоначально возникший на компьютерах Apple. По сравнению с описанным выше, он позволяет хранить независимые фрагменты данных, причем даже не имеющие общей временной синхронизации, как этого требует AVI. В результате в одном файле может, например, храниться песня, текст с ее словами, нотная запись в MIDI-формате, способная управлять синтезатором, и т.п. Мощной особенностью Quick Time является возможность формировать изображение на новой дорожке путем ссылок на кадры, имеющиеся на других дорожках. Полученная таким способом дорожка оказывается несоизмеримо меньше, чем если бы на нее были скопированы требуемые кадры. Благодаря описанной возможности файл подобного типа легко может содержать не только полную высококачественную версию видеофильма, но и специальным образом «упрощенную» копию для медленных компьютеров, а также рекламный ролик, представляющий собой «выжимку» из полной версии. И все это без особого увеличения объема по сравнению с полной копией.
Все большее распространение в последнее время получают системы сжатия видеоизображений, допускающие некоторые незаметные для глаза искажения изображения с целью повышения степени сжатия. Наиболее известным стандартом подобного класса служит MPEG (Motion Picture Expert Group), который разработан и постоянно развивается созданным в 1988 году Комитетом (группой экспертов) международной организации ISO/IEC (International Standards Organization/International Electrotechnical Commission) по стандартам высококачественного сжатия движущихся изображений. Методы, применяемые в MPEG, непросты для понимания и опираются на достаточно сложную математику. Укажем лишь наиболее общие приемы, за счет которых достигается сжатие. Прежде всего, обрабатываемый сигнал из RGB-представления с равноправными компонентами преобразуется в яркость и две «координаты» цветности. Как показывают эксперименты, цветовые компоненты менее важны для восприятия и их можно проредить вдвое. Кроме того, производится специальные математические преобразования (DCT — дискретно-косинусное преобразование), несколько загрубляющее изображение в мелких деталях. Опять таки из экспериментов следует, что на субъективном восприятии изображение это практически не сказывается. Наконец, специальными методами (в том числе и методом, изображенным на рис.2) ликвидируется сильная избыточность информации, связанная со слабыми отличиями между соседними кадрами. Полученные в результате всех описанных процедур данные дополнительно сжимаются общепринятыми методами, подобно тому, как это делается при архивации файлов.
В последнее время все большее распространение получает технология под названием DivX (происходит от сокращения слов Digital Video Express, обозначающих название видеосистемы, которая «прославилась» неудачной попыткой взимать небольшую оплату за каждый просмотр видеодиска; к собственно технологии DivX это никакого отношения не имело). Благодаря DivX удалось достигнуть степени сжатия, позволившей вмесить качественную запись полнометражного фильма на один компакт-диск — сжать 4,7 Гб DVD-фильма до 650 Мб. И хотя это достижение, к сожалению, чаще всего используется для пиратского копирования, сам по себе этот факт не умаляет достоинств новой технологии. Как и то, что самая первая версия сжатия DivX была сработана французскими хакерами из MPEG-4 — современные версии DivX уже не имеют к этому событию никакого отношения.
Наиболее популярные программы проигрывания видеофайлов позволяют использовать замещаемые подсистемы сжатия и восстановления видеоданных — кодеки (от англ. compression/decompression - codec, сравните с образованием термина «модем»).
Такой подход позволяет легко адаптировать новые технологии, как только те становятся доступными. Замещаемые кодеки хороши как для пользователей, так и для разработчиков программного обеспечения. Тем не менее, большое разнообразие кодеков создает определенные трудности для производителей видеопродукции. Часто в качестве выхода из создавшегося положения необходимые кодеки помещают на компакт-диск с фильмами или даже поставляют видеоматериалы в нескольких вариантах, предоставляя тем самым возможность выбрать подходящий. Все больше распространяется автоматизация распознавания, когда плейер, обнаружив информацию об отсутствующем кодеке, загружает его из Интеренет.

Тест по информатике «Компоненты компьютера» с ответами

1. Как переводится с английского слово «computer»:
а) вычислитель +
б) персональный
в) машина

2. Как называется устройство ввода графической и текстовой информации в компьютер непосредственно с бумаги:
а) принтер
б) сканер +
в) камера

3. В каком режиме работают дополнительные клавиши в правой части клавиатуры при выключенном NumLock:
а) в режиме ввода цифр и арифметических операций
б) при выключенном NumLock это часть клавиатуры отключается
в) в режиме управления курсором +

4. Какие устройства компьютера называются внешними:
а) не входящие в состав системного блока +
б) устройства ввода и вывода
в) беспроводные устройства

5. Аналогом каких устройств компьютера можно назвать органы чувств человека:
а) процессора
б) устройств вывода
в) устройств ввода +

6. Как иначе называют внутреннюю память компьютера:
а) винчестер
б) оперативная память +
в) встроенная память

7. Какова максимальная разрядность современных процессоров:
а) 16 бит
б) 32 бита
в) 64 бита +

8. В чем заключается программный принцип работы компьютера:
а) он работает под управлением установленных на нём программ +
б) он позволяет создавать программы
в) любые данные компьютер преобразует в программу

9. Как принято называть информацию, предназначенную для обработки на компьютере и представленную в виде двоичного кода:
а) файлы
б) исходник
в) данные +

10. В каком году был создан первый компьютер:
а) 1959
б) 1945 +
в) 1967

11. Один из видов информации, который может обрабатывать современный компьютер может обрабатывать:
а) число +
б) вкус
в) мимика

12. Один из видов информации, который может обрабатывать современный компьютер может обрабатывать:
а) запах
б) текст +
в) телепортация

13. Один из видов информации, который может обрабатывать современный компьютер может обрабатывать:
а) изображение +
б) вкус
в) мимика

14. Один из видов информации, который может обрабатывать современный компьютер может обрабатывать:
а) телепортация
б) запах
в) звук +

15. Устройство предназначенное для записи (приема), хранения и выдачи данных:
а) память компьютера +
б) гарантия компьютера
в) браузер

16. Данные с внешних устройств компьютера поступают непосредственно:
а) в процессор
б) во внутреннюю память +
в) на устройства вывода

17. Исполняемые в текущий момент компьютерные программы размещаются:
а) на устройствах ввода
б) на магнитных дисках
в) во внутренней памяти +

18. Для представления компьютерной информации в понятном для человека виде используются:
а) устройства ввода
б) устройства вывода +
в) накопители данных

19. Обработка данных в компьютере происходит в соответствии с:
а) сигналом от внешнего устройства
б) командами процессора
в) программой +

20. Одно из основных устройств компьютера:
а) дисковод
б) процессор +
в) сетевой шнур

21. Одно из основных устройств компьютера:
а) блок питания +
б) кнопка питания
в) задняя панель

22. Одно из основных устройств компьютера:
а) сетевой шнур
б) память +
в) кнопка питания

23. Одно из основных устройств компьютера:
а) задняя панель
б) монитор
в) устройства ввода +

24. Одно из основных устройств компьютера:
а) дисковод
б) устройства вывода +
в) корпус

25. Максимальная длина двоичного кода, который может обрабатываться или передаваться одновременно:
а) нейтральность процессора
б) зарядность процессора
в) разрядность процессора +

26. Информация, предназначенная для обработки компьютером:
а) сведения
б) двоичные данные +
в) факты

27. Информация в компьютер поступает через:
а) устройства ввода +
б) устройства вывода
в) процессор

28. Для долговременного хранения данных можно использовать:
а) устройства ввода
б) внутреннюю память
в) магнитные диски +

29. Различные виды информации представляются в компьютере в виде:
а) двоичных кодов +
б) сигналов
в) только неравномерных двоичных кодов

30. Центральная часть компьютера, выполняющая заданные программой преобразования информации и осуществляющая управление всем вычислительным процессом:
а) жесткий диск
б) процессор +
в) оперативная память

Как работают компьютеры? Простое введение

Как работают компьютеры? Простое введение Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 6 июня 2021 г.

Это был, вероятно, худший прогноз в истории. история. Еще в 1940-х годах Томас Уотсон, глава гигантской корпорации IBM, по общему мнению, предсказывал что миру потребуется не более «примерно пяти компьютеров». Шесть десятилетий спустя и мировая популяция компьютеров сейчас выросла примерно до одного миллиарда машин!

Честно говоря, Ватсон, компьютеры сильно изменились за то время.В 1940-х они были гигантскими научных и военных гигантов по заказу правительства в стоимость в миллионы долларов за штуку; сегодня большинство компьютеров даже не узнаваемы как таковые: они встроены во все, от микроволновых печей до мобильных телефонов и цифровых радио. Что делает компьютеры достаточно гибкими, чтобы работать во всех этих разная техника? Почему они так феноменально полезны? И как именно они работают? Давайте посмотрим внимательнее!

Фото: НАСА управляет одними из самых мощных в мире компьютеры, но это просто супер-увеличенные версии одного вы используете прямо сейчас.Фото Тома Чиды любезно предоставлено НАСА.

Что такое компьютер?

Фото: Компьютеры, которые раньше занимали огромную комнату, теперь удобно помещаются на вашем пальце !.

Компьютер — это электронная машина, обрабатывающая информацию. слова, информационный процессор: он принимает необработанная информация (или данные) на одном конце, хранит ее до тех пор, пока готов поработать с ним, жует и немного хрустит, а затем выплевывает результаты на другом конце. У всех этих процессов есть имя.Получение информации называется вводом, хранение информации более известно как память (или хранилище), информация о жевании также известна как обработка, и выдача результатов называется выводом.

Представьте, если бы компьютер был человеком. Предположим, у вас есть друг, который действительно хорошо разбирается в математике. Она настолько хороша, что все, кого она знает, отправляют свои математические задачи на ее. Каждое утро она подходит к своему почтовому ящику и находит кучу новые задачи по математике ждут ее внимания. Она накапливает их на себе стол, пока она начинает смотреть на них.Каждый день она снимает письмо вершина стопки, изучает проблему, прорабатывает решение и нацарапает ответ на обороте. Она ставит это в конверте, адресованном человеку, который прислал ей оригинал проблема и вставляет ее в свой выходной лоток, готовый к отправке. Затем она переезжает в следующее письмо в стопке. Вы видите, что ваш друг работает прямо как компьютер. Ее почтовый ящик — ее вклад; куча на ее столе это ее память; ее мозг — это процессор, который вырабатывает решения к проблемам; а выходной лоток на ее столе — это ее продукция.

Как только вы поймете, что компьютеры — это ввод, память, обработка и вывод, весь мусор на вашем столе станет более понятным:

Artwork: компьютер работает, комбинируя ввод, хранение, обработку и вывод. Все основные части компьютерной системы задействованы в одном из этих четырех процессов.

• Вход : клавиатура и мышь, для Например, это просто единицы ввода — способы ввода информации в ваш компьютер, который он может обрабатывать.Если вы используете микрофон и программное обеспечение для распознавания голоса, это другая форма ввода.
• Память / хранилище : Ваш компьютер, вероятно, хранит все ваши документы и файлы на жестком диске: огромный магнитная память. Но небольшие компьютерные устройства, такие как цифровые фотоаппараты и мобильные телефоны используют другие виды памяти, такие как карты флэш-памяти.
• Обработка : процессор вашего компьютера (иногда известный как центральный процессор) является микрочип закопан глубоко внутри.Он работает невероятно усердно и дает невероятно жарко в процессе. Вот почему на вашем компьютере немного вентилятор уносит прочь — чтобы мозг не перегрелся!
• Выход : Ваш компьютер, вероятно, имеет ЖК-экран способен отображать графику с высоким разрешением (очень детализированную), и, возможно, также стереодинамики. У вас может быть струйный принтер на вашем столе тоже, чтобы сделать более постоянная форма выпуска.

Рекламные ссылки

Что такое компьютерная программа?

Как вы можете прочитать в нашей длинной статье по истории компьютеров, первая компьютеры были гигантскими вычислительными машинами, и все, что они когда-либо это были «решающие цифры»: решать долго, сложно или утомительно математические задачи.Сегодня компьютеры работают с гораздо большим разнообразием проблемы, но все они, по сути, являются расчетами. Все компьютер делает, помогая вам редактировать фотографию, которую вы сделали с цифровой камерой для отображения веб-страница связана с тем или иным способом манипулирования числами.

Фото: Калькуляторы и компьютеры очень похожи, потому что оба работают, обрабатывая числа. Однако калькулятор просто вычисляет результаты расчетов; и это все, что он когда-либо делал.Компьютер хранит сложные наборы инструкций, называемых программами, и использует их для выполнения гораздо более интересных задач.

Предположим, вы смотрите на цифровую фотографию, которую вы только что сделали краской или программа для редактирования фотографий, и вы решаете, что хотите ее зеркальное отображение (в другими словами, переверните это слева направо). Вы, наверное, знаете, что фото состоит из миллионы отдельных пикселей (цветных квадратов), расположенных в виде сетки шаблон. Компьютер хранит каждый пиксель в виде числа, поэтому цифровой фотография действительно похожа на мгновенное упорядоченное упражнение в рисовании числа! Чтобы перевернуть цифровую фотографию, компьютер просто переворачивает последовательность чисел, поэтому они идут справа налево, а не слева направо. Правильно.Или предположим, что вы хотите сделать фотографию ярче. Все вы имеют для этого нужно сдвинуть маленький значок «яркость». Затем компьютер работает через все пиксели, увеличивая значение яркости для каждого из них скажем, на 10 процентов, чтобы сделать все изображение ярче. Итак, еще раз, проблема сводится к числам и расчетам.

Компьютер отличается от калькулятора тем, что он может работать. все само по себе. Вы просто даете ему свои инструкции (называемые программой) и он идет, выполняя долгую и сложную серию операций, все сам по себе.Еще в 1970-х и 1980-х годах, если вы хотели домашний компьютер чтобы сделать что угодно, вам нужно было написать свою маленькую программу сделать это. Например, прежде чем вы могли написать письмо на компьютере, вам нужно было написать программу, которая будет читать буквы, которые вы набираете на клавиатуры, сохраните их в памяти и отобразите на экране. Написание программы обычно занимало больше времени, чем ее выполнение. было то, что вы изначально хотели сделать (написать письмо). Симпатичный вскоре люди начали продавать программы, такие как текстовые редакторы, чтобы спасти вас необходимость писать программы самостоятельно.

Сегодня большинство пользователей компьютеров полагаются на заранее написанные программы, такие как Microsoft Word и Excel или загрузите приложения для своих планшетов и смартфоны, не особо заботясь о том, как они туда попали. (Приложения, если вы когда-нибудь задумывались, — это просто очень аккуратно упакованный компьютер. программ.) Вряд ли кто-нибудь уже пишет программы, что очень жаль, потому что это очень весело и очень полезно. Большинство людей рассматривают свои компьютеры как инструменты, которые помогают им выполнять работу, а не как сложные электронные машины они должны предварительно запрограммировать.Некоторые скажут, что это тоже хорошо, потому что у большинства из нас есть дела поважнее, чем компьютер. программирование. Опять же, если мы все полагаемся на компьютерные программы и приложения, кто-то должен напишите их, и эти навыки необходимы, чтобы выжить. К счастью, недавно был возрождение интереса к компьютерному программированию. «Кодирование» (неофициальное название программирования, поскольку программы иногда называют «кодом») снова преподается в школах с помощью простого в использовании программирования такие языки, как Scratch.Растет движение любителей, связанных создавать собственные гаджеты, такие как Raspberry Pi и Arduino. Клубы кода, где волонтеры обучают детей программированию, возникают по всему миру.

Фото: Это компьютер … или нет? Такие шахматные автоматы были популярны в 1970-е годы. Они работали точно так же, как компьютеры, используя сохраненные программы. Но ты не мог каким-либо образом изменить программу или заставить эти машины делать что-либо, кроме играют в шахматы, поэтому на самом деле они не были примерами перепрограммируемых машин для решения общих задач, которые мы имеем в виду, когда говорим о «компьютерах».»Напротив, вы можете превратить более или менее любую готовую современный компьютер (или смартфон) в шахматный компьютер, просто загрузив шахматы программа или приложение. Фото Марион С. Трикоско, коллекция журнала US News & World Report, любезно предоставлено Библиотека Конгресса США.

В чем разница между программным и аппаратным обеспечением?

Прелесть компьютера в том, что он может запускать текстовый редактор. минута, а через пять секунд программа для редактирования фотографий. В других слова, хотя мы не думайте об этом так, компьютер можно перепрограммировать как сколько угодно раз.Вот почему программы еще называют программным обеспечением. Они «мягкие» в том смысле, что они не фиксированы: их можно легко меняется. Напротив, компьютерное оборудование — биты и части, из которых он сделан (и периферийные устройства, как мышь и принтер, вы подключаете его к нему) — почти все исправлено при покупке это с полки. Аппаратное обеспечение — это то, что делает ваш компьютер мощным; возможность запускать различное программное обеспечение — вот что делает его гибким. Что компьютеры могут выполнять так много разных задач, что делает их такими полезными — и именно поэтому миллионы из нас больше не могут жить без них!

Что такое операционная система?

Предположим, вы вернулись в конец 1970-х годов, когда еще не были изобретены стандартные компьютерные программы.Вы хотите запрограммировать свой компьютер на работу в качестве текстового процессора, чтобы вы могли написать свой первый роман — что относительно легко, но потребует вам несколько дней работы. Через несколько недель вы устаете писать и решаете перепрограммировать свою машину. так что он будет играть в шахматы. Еще позже вы решаете запрограммировать его для хранения вашей коллекции фотографий. Каждый из эти программы делают разные вещи, но они также делают довольно много похожих вещей. Например, все они должны уметь читать клавиши, нажатые на клавиатуре, сохранять данные в памяти и извлекать их, а также отображать символы (или картинки) на экране.Если бы вы писали много разных программ, вы бы обнаружили, что написание одних и тех же программных кодов, чтобы каждый раз выполнять одни и те же базовые операции. Это немного рутинной работы по программированию, так почему бы просто не собрать воедино все части программы, которые выполняют эти основные функции и повторно использовать их каждый раз?

Фото: Типичная компьютерная архитектура: компьютер можно представить как серию слоев с аппаратным обеспечением на уровне внизу — BIOS, соединяющий оборудование с операционной системой, и приложения, которые вы фактически используете (например, текстовые процессоры, Веб-браузеры и т. Д.), Работающие поверх этого.Каждый из этих уровней относительно независим, поэтому, например, одна и та же операционная система Windows может работать на ноутбуках с другим BIOS, в то время как компьютер под управлением Windows (или другой операционной системы) может запускать любое количество различных приложений.

Это основная идея операционной системы: это основное программное обеспечение компьютера, которое (по сути) контролирует основные операции ввода, вывода, хранения и обработки. Вы можете рассматривать операционную систему как «основу» программного обеспечения компьютера, на котором построены другие программы (называемые приложениями).Таким образом, текстовый процессор и шахматная игра — это два разных приложения, которые полагаются на операционную систему для выполнения базовых операций ввода, вывода и т. Д. Операционная система полагается на еще более фундаментальную часть программирования, называемую BIOS (базовая система ввода-вывода), которая является связующим звеном между программным обеспечением операционной системы и оборудованием. В отличие от операционной системы, которая одинакова на разных компьютерах, BIOS меняется от машины к машине в зависимости от точной конфигурации оборудования и обычно пишется производителем оборудования.BIOS, строго говоря, не является программным обеспечением: это программа, которая полупостоянно хранится в одна из основных микросхем компьютера, поэтому она известна как прошивка (однако обычно он разработан таким образом, чтобы его можно было время от времени обновлять).

У операционных систем есть еще одно большое преимущество. Еще в 1970-х (и в начале 1980-х) практически все компьютеры были до безумия разными. Все они работали по-своему, уникальным образом с использованием довольно уникального оборудования (разные процессорные микросхемы, адреса памяти, размеры экрана и все остальное).Программы, написанные для одной машины (такой как Apple), обычно не запускаются на любой другой машине (такой как IBM) без довольно обширного преобразования. Это было большой проблемой для программистов, потому что это означало, что им приходилось переписывать все свои программы каждый раз, когда они хотели запустить их на разных машинах. Как операционные системы помогли? Если у вас стандартная операционная система и вы настраиваете ее так, чтобы она работала на любой машине, все, что вам нужно сделать, это написать приложения, которые работают в этой операционной системе. Тогда любое приложение будет работать на любой машине.Операционная система, которая окончательно совершила этот прорыв, была, конечно же, Microsoft Windows, созданная Биллом Гейтсом. (Важно отметить, что существовали и более ранние операционные системы. Вы можете прочитать больше об этой истории в нашей статье об истории компьютеров.)

Что внутри вашего ПК?

Предупреждение! Не открывайте свой компьютер, если вы действительно не знаете, что делаете. Внутри присутствует опасное напряжение, особенно рядом с блоком питания, и некоторые компоненты могут оставаться под напряжением в течение длительного времени после отключения питания.

Фотография: Внутри корпуса типичного ПК показаны четыре ключевые области компонентов, описанные ниже. Фото Армадни, любезно предоставлено Wikimedia Commons, опубликовано под лицензией Creative Commons.

Внутри типичного ПК все выглядит довольно пугающе и запутанно: печатные платы похожи на маленькие «городки» с микросхемами. для зданий — радужные клубки проводов, идущих между ними, и черт знает что еще. Но работайте над компонентами медленно и логично, и все начинает обретать смысл.Большая часть того, что вы видите, делится на четыре широкие области, которые я выделил зеленым, синим, красный и оранжевый на этом фото.

Блок питания (зеленый)

На основе трансформатора он преобразует домашнее или офисное напряжение питания (например, 230/120 вольт переменного тока) в гораздо более низкое постоянное напряжение, необходимое для электронных компонентов (типичное жесткому диску может потребоваться всего 5–12 В). Обычно есть большой вентилятор охлаждения снаружи корпуса компьютера рядом с розеткой питания (или вентилятор гораздо меньшего размера на ноутбуке, обычно с одной стороны).В этой машине есть два внешних вентилятора (зеленого и синего цветов) слева, которые охлаждают как блок питания, так и материнскую плату.

Материнская плата (синяя)

Как следует из названия, это мозг компьютера, где и выполняется настоящая работа. Главный процессор (центральный процессор) легко обнаружить, потому что обычно на нем установлен большой вентилятор, который охлаждает его. На этой фотографии процессор находится прямо под черным вентилятором с красным центральным шпинделем.То, что находится на материнской плате, варьируется от машины к машине. Помимо процессора, есть BIOS, микросхемы памяти, слоты расширения для дополнительной памяти, гибкие ленточные соединения с другими печатными платами, соединения IDE (Integrated Drive Electronics) с жесткими дисками и приводами CD / DVD, а также последовательные или параллельные соединения. к таким вещам, как USB-порты и другие порты на корпусе компьютера (часто припаяны к материнской плате, особенно в ноутбуках).

Прочие печатные платы (красные)

Хотя материнская плата может (теоретически) содержать все микросхемы, необходимые компьютеру, для ПК довольно часто используются еще три отдельные печатные платы: одна для управления сетью, одна для обработки графики и одна для обработки звука.

• Сетевая карта (также называемая сетевой картой / контроллером, сетевой картой или сетевым адаптером), как следует из названия, соединяет ваш компьютер с другими машинами (или такими вещами, как принтеры) в компьютерная сеть (обычно это локальная сеть, локальная сеть, дома или в офисе, или более широкий Интернет) с использованием системы, называемой Ethernet. Старые компьютеры могут иметь отдельную карту беспроводной сети (WLAN) для подключения к Wi-Fi; более новые, как правило, имеют одну сетевую карту, которая поддерживает как Ethernet, так и Wi-Fi.У некоторых компьютеров есть микросхемы, которые делают все свои сети на материнской плате.
• Графическая карта (также называемая видеокартой или адаптером дисплея) — это часть компьютера, которая обрабатывает все, что связано с дисплеем. Почему этого не делает центральный процессор? На некоторых машинах это может быть, но это замедляет как основную обработку машины, так и графику. Автономные графические карты появились в самом первом ПК IBM PC, который имел автономный адаптер дисплея еще в 1981 году; мощные современные видеокарты для 3D-игр с высоким разрешением и полноцветными играми, выпущенные с середины 1990-х годов и впервые использованные такими компаниями, как Nvidia и ATI.
• Звуковая карта — это еще одна автономная печатная плата, основанная на цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи: он преобразует цифровую (числовую) информацию, с которой работает центральный процессор, в аналоговые (постоянно меняющиеся) сигналы, которые могут питать колонки; и преобразует аналоговые сигналы, поступающие от микрофона, в цифровые сигналы, понятные процессору. Как и в случае с сетью и графикой, в материнскую плату можно интегрировать звуковые карты или звуковые чипы.

Приводы (оранжевые)

ПК обычно имеют один, два или три жестких диска, а также устройство чтения / записи CD / DVD.Хотя на некоторых машинах есть только один жесткий диск и один комбинированный привод CD / DVD, у большинства есть пара пустых слотов расширения для дополнительных приводов.

Производители ПК

обычно проектируют и производят собственные материнские платы, но большинство компонентов, которые они используют, являются стандартными и имеют модульную конструкцию. Так, например, ваш ПК Lenovo или ноутбук Asus может иметь жесткий диск Toshiba, графическую карту Nvidia, звуковую карту Realtek и т. Д. Даже на материнской плате компоненты могут быть модульными и plug-and-play: «Intel Inside» означает, что у вас под вентилятором установлен процессор Intel.Все это означает, что очень легко заменить или модернизировать части ПК, когда они изнашиваются или устаревают; вам не нужно выбрасывать всю машину. Если вы заинтересованы в том, чтобы возиться, есть пара хороших книг, перечисленных в разделе «Как работают компьютеры» ниже, которые проведут вас через этот процесс.

Разъёмы внешние («порты»)

Вы можете подключить свой компьютер к периферийным устройствам (внешним устройствам, таким как струйные принтеры, веб-камеры и карты флэш-памяти) либо с проводным соединением (последовательный или параллельный кабель), либо с беспроводным (обычно Bluetooth или Вай фай).Много лет назад компьютеры и периферийные устройства использовал ошеломляющую коллекцию различных соединителей для связывания для другого. В наши дни практически все ПК используют Стандартный способ соединения между собой называется USB (универсальная последовательная шина). USB предназначен для работы по принципу «подключи и работай»: все, что вы подключаете к компьютеру, работает более или менее прямо из коробки, хотя вам, возможно, придется подождать, пока ваш компьютер загрузится драйвер (дополнительное программное обеспечение, которое сообщает ему, как использовать это конкретное оборудование).

Фото: USB-порты на компьютерах очень надежны, но время от времени они ломаются, особенно после многих лет использования.Если у вас есть ноутбук со слотом PCMCIA, вы можете просто вставить карту адаптера USB, как это, чтобы создать два новых порта USB (или добавить еще два порта, если у вас мало).

Помимо упрощения обмена данными, USB также обеспечивает питание таких вещей, как внешние жесткие диски. Два внешних контакта USB-штекера — это разъемы питания +5 В и заземления, в то время как внутренние контакты несут данные. Когда вы подключаете свой телефон к USB-порт в автобусе или поезде, вы просто используете внешние контакты для зарядки аккумулятор.

USB обеспечивает гораздо больше возможностей подключения, чем старые последовательные компьютерные порты. Он разработан так, что вы можете подключать его разными способами, либо с по одному периферийному устройству, подключенному к каждому из ваших USB-разъемов или через USB-концентраторы (где один USB-штекер дает вам доступ к целому ряду USB-разъемов, к которым может быть подключено больше концентраторов и розеток). Теоретически к одному компьютеру может быть подключено 127 различных USB-устройств.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

Книги

Как работают компьютеры

• Как работают компьютеры Эволюция технологий (10-е издание) Рона Уайта и Тимоти Даунса.QUE, 2014. Хорошее вступление с большим количеством текста, дополненное хорошими фотографиями и иллюстрациями.
• Хейнс: Создайте свой собственный компьютер Кайл Макрей и Гэри Маршалл. Haynes, 2012. Это более техническое руководство для людей, которые любят возиться со своими машинами, но оно также полезно для понимания того, как компьютер работает под прикрытием.

История современных компьютеров

Для младших читателей

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2007, 2018. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.(2007/2018) Компьютеры. Получено с https://www.explainthatstuff.com/howcomputerswork.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Как работает компьютер?

Компьютер — это машина, состоящая из аппаратных и программных компонентов. Компьютер получает данные через устройство ввода на основе заданных ему инструкций и после обработки данных отправляет их обратно через устройство вывода.Как это работает вместе, чтобы компьютер работал?

Устройства ввода компьютера могут зависеть от типа компьютера, с которым мы имеем дело, но чаще всего мы обнаруживаем, что на компьютере установлены мышь, клавиатура, сканер или даже приложения (программное обеспечение). После получения данных центральный процессор (ЦП) вместе с другими компонентами берет на себя и обрабатывает предоставленную информацию. Как только данные будут готовы, они будут отправлены обратно через устройство вывода, которым может быть монитор, динамик, принтер, порты и т. Д.

Чтобы лучше представить себе, как работает компьютер, знание того, что внутри, облегчит задачу. Вот основные компоненты компьютера:

• CPU — центральный процессор, или центральный процессор, считается самым важным компонентом компьютера и не зря. Он обрабатывает большинство операций, которые заставляют его функционировать, путем обработки инструкций и передачи сигналов другим компонентам. ЦП — это главный мост между всеми основными частями компьютера.
• RAM — Оперативная память, или сокращенно ОЗУ, — это компьютерный компонент, в котором данные, используемые операционной системой и программными приложениями, хранятся, чтобы ЦП мог их быстро обработать.Все, что хранится в оперативной памяти, теряется при выключении компьютера. В зависимости от приложений, которые вы используете, обычно существует максимальный предел оперативной памяти, необходимый для правильной работы компьютера.
• HDD — Также известный как жесткий диск, это компонент, в котором хранятся фотографии, приложения, документы и т. Д. Хотя они все еще используются, у нас есть гораздо более быстрые типы устройств хранения, такие как твердотельные накопители (SSD), которые также более надежны.
• Материнская плата — У этого компонента нет аббревиатуры, но без него не может быть компьютера.Материнская плата служит домом для всех остальных компонентов, позволяет им общаться друг с другом и дает им энергию для работы. Есть компоненты, которые не требуют физического подключения к материнской плате для работы, такие как Bluetooth или Wi-Fi, но, если нет соединения или какого-либо сигнала, компьютер не узнает об этом.
• Видео и звуковые карты — Два компонента, которые помогают пользователю взаимодействовать с компьютером. Хотя можно использовать компьютер с отсутствующей звуковой картой, на самом деле невозможно использовать его без видеокарты.Звуковая карта используется в основном для воспроизведения звука через динамик. Однако для отправки изображений на экран используется видеокарта. Без него это все равно, что смотреть на пустой монитор.
• Сетевой адаптер — Хотя на самом деле он не требуется для работы компьютера, сетевой адаптер улучшает работу пользователя, поскольку он обеспечивает доступ к Интернету. Современные компьютеры с такими операционными системами, как Windows 10, не будут предлагать пользователю все свои функции без подключения к Интернету.

Если у вас возникли проблемы с какими-либо внутренними или внешними компонентами вашего компьютера, не стесняйтесь обращаться к Geeks on Site. Наши опытные специалисты готовы помочь вам с любыми проблемами с компьютером и часто могут сделать это удаленно, проведя вас через несколько шагов, чтобы предоставить им доступ к вашему компьютеру.

Компьютерщики на сайте

Какие функции должен иметь мой персональный компьютер?

Компьютеры в наши дни намного мощнее, чем даже пять лет назад.Базовый компьютер поможет кому-то по крайней мере несколько лет учебы, работы или полезности. Можно приобрести компьютер, который будет использоваться на протяжении всего пребывания в UNI! Прочтите следующие рекомендации и сделайте свой выбор соответственно. Помните, что благодаря вашей принадлежности к UNI вы можете получать скидки на компьютеры Apple и Dell. Чтобы узнать подробности, посетите страницу личных покупок на веб-сайте информационных технологий.

Четыре основных аппаратных фактора для новых компьютеров

В наши дни описания компьютеров содержат множество спецификаций, в которых используется много технического жаргона.Это может сбивать с толку, если вы не уверены, что ищете! Следуя приведенной ниже информации, вы можете найти ключевые слова, которые помогут вам сосредоточиться на компьютере, которого хватит на все ваше время здесь, в UNI!

Скорость компьютера (процессор)

Самый распространенный процессор сегодня в компьютерах — от Intel. Процессоры Intel Core серии работают хорошо и обычно рекомендуются для компьютеров, которые вы принесете в UNI. Читая список компьютеров, ищите что-то похожее на процессоры Intel Core 6-го поколения.Для игр, интенсивного графического дизайна или редактирования видео или просто максимальной долговечности выберите процессор Core i7 (самый мощный). Процессор Core i7 обеспечивает максимальную скорость и максимальную вычислительную мощность. Имейте в виду, что на ноутбуках Core i7 может немного сократить время автономной работы из-за дополнительной мощности, необходимой для более мощного процессора. UNI Information Technology рекомендует как минимум Core i5.

Хранилище (жесткий диск)

Сегодня жесткие диски

бывают двух видов: магнитные, вращающиеся (HDD) или твердотельные (SSD).SSD дороже, но рекомендуется для максимального срока службы вашего компьютера.

• Вращающийся диск (HDD) обычно дешевле и бывает гораздо большего размера. Эти диски подходят для хранения (например, если у вас много цифровых изображений, музыки или фильмов). Вы можете найти жесткие диски размером от 500 ГБ до нескольких терабайт.
• Твердотельный накопитель (SSD) обычно меньше по объему доступного хранилища и дороже. Однако он намного быстрее, чем его более старый двоюродный брат HDD.Обновление с жесткого диска на твердотельный накопитель на старом компьютере даст ему новую жизнь! Если в компьютере, который вы привезете в UNI, будет твердотельный накопитель, он станет быстрее и легче. С облачным хранилищем, доступным вам в UNI (Google Диск), меньший жесткий диск может не быть проблемой. Если возможно, выберите SSD размером не менее 256 ГБ.

Память (RAM)

Если жесткий диск подобен книжной полке в компьютере (где компьютер хранит информацию для поиска, как книжная полка, на которой хранятся книги), то оперативная память или память компьютера подобны поверхности стола.Чем больше поверхность стола (чем больше объем оперативной памяти или памяти), тем больше действий человек может делать за один раз. Если у вас большой стол, вы можете выложить сразу несколько документов, открыть книгу, и, как правило, это больше способствует распространению и доступности большего количества исследовательских материалов. Аналогичным образом, чем больше памяти у вашего компьютера, тем больше программ или приложений он может запускать одновременно. UNI рекомендует не менее 8 ГБ ОЗУ . Для максимального срока службы выберите 16GB .

Возможность Wi-Fi (беспроводная сетевая карта)

UNI развернул высокоскоростной и безопасный Wi-Fi на территории кампуса в областях, которые важны для студентов, таких как Maucker Union, Библиотека Родов, классные комнаты, а в некоторых случаях даже снаружи! Чтобы в полной мере воспользоваться преимуществами Wi-Fi, вы должны убедиться, что ваша беспроводная сетевая карта представляет собой двухдиапазонный радиомодуль , поддерживающий частоты как 2,4 ГГц, так и 5 ГГц (это есть на большинстве современных компьютеров). Вы захотите найти двухдиапазонный беспроводной адаптер переменного тока или что-то подобное в списке спецификаций.Это будет наиболее совместимо с беспроводной сетью UNI.

Другие проблемы, связанные с новым компьютером

Если вы следовали приведенным выше советам по аппаратному обеспечению, у вас должен быть компьютер, достаточно хорошо оснащенный для всей вашей университетской карьеры здесь, в UNI. Однако есть еще несколько вещей, которые следует учитывать при покупке нового компьютера. В следующем разделе мы рассмотрим тех, кто находится с вами.

Гарантия

UNI Information Technology рекомендует минимум трехлетней гарантии на оборудование .Это гарантирует, что производитель или торговый посредник покроет любое неисправное компьютерное оборудование в течение как минимум трех лет. Это особенно важно для ноутбуков, так как над ними сложнее работать.

UNI не рекомендует приобретать какие-либо услуги по настройке / обслуживанию / поддержке программного обеспечения у производителя или торгового посредника. Некоторые компании будут пытаться продать вам «настройку» еще до того, как вы выйдете за дверь! Вам не нужна эта помощь, поскольку информационные технологии в UNI могут помочь вам с программным обеспечением на вашем компьютере.

Размер / Вес

Все больше и больше профессоров разрешают использовать ноутбуки во время занятий. Меньший и легкий ноутбук будет легче носить с собой по университетскому городку в течение дня. Кроме того, у него больше шансов увеличить время автономной работы. Более крупные и тяжелые ноутбуки часто лучше подходят для игр или приложений с интенсивным видео, но их будет не так весело носить с собой по университетскому городку.

Операционная система

Для компьютеров под управлением Windows UNI Information Technology рекомендует Windows 10 для дома или профессионала.

Для компьютеров Apple UNI рекомендует последнюю версию macOS.

Специальность

Некоторые специальности или области обучения используют различные типы компьютерного оборудования. Возможно, стоит проконсультироваться с отделением отдела, в котором проживает ваша специальность.

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

Компьютер — это машина, которая использует электронику для ввода, обработки, хранения и вывода данных. Данные — это информация, такая как числа, слова и списки.Ввод данных означает считывание информации с клавиатуры, запоминающего устройства, такого как жесткий диск или датчик. Компьютер обрабатывает или изменяет данные, следуя инструкциям программного обеспечения. Компьютерная программа — это список инструкций, которые компьютер должен выполнить. Программы обычно выполняют математические вычисления, изменяют данные или перемещают их. Затем данные сохраняются на запоминающем устройстве, отображаются на дисплее или отправляются на другой компьютер. Компьютеры могут быть соединены вместе, образуя сеть, такую ​​как Интернет, что позволяет компьютерам связываться друг с другом.

Процессор компьютера состоит из интегральных схем (микросхем), содержащих множество транзисторов. Большинство компьютеров являются цифровыми, что означает, что они представляют информацию с помощью двоичных цифр или битов. Компьютеры бывают разных форм и размеров в зависимости от марки, модели и назначения. Они варьируются от небольших компьютеров, таких как смартфоны и ноутбуки, до больших компьютеров, таких как суперкомпьютеры.

Двумя важными частями компьютера являются: Он реагирует на определенный набор инструкций четко определенным образом и может выполнять сохраненный список инструкций, называемый программой.В компьютере есть четыре основных действия: ввод, хранение, вывод и обработка.

Современные компьютеры могут выполнять миллиарды вычислений в секунду. Возможность вычислять много раз в секунду позволяет современным компьютерам выполнять несколько задач одновременно, что означает, что они могут выполнять множество различных задач одновременно. Компьютеры выполняют множество различных задач, где автоматизация полезна. Некоторые примеры — управление светофорами, транспортными средствами, системами безопасности, стиральными машинами и цифровыми телевизорами.

Компьютеры могут быть спроектированы так, чтобы делать с информацией практически все, что угодно.Компьютеры используются для управления большими и маленькими машинами, которые в прошлом управлялись людьми. Большинство людей использовали персональный компьютер дома или на работе. Они используются для таких вещей, как расчет, прослушивание музыки, чтение статьи, письмо и т. Д.

Современные компьютеры — это электронное компьютерное оборудование. Они очень быстро выполняют математическую арифметику, но компьютеры на самом деле не «думают». Они только следуют инструкциям своего программного обеспечения. Программное обеспечение использует оборудование, когда пользователь дает ему инструкции, и дает полезные результаты.

Компьютеры управляются с помощью пользовательских интерфейсов. Устройства ввода, в том числе клавиатуры, компьютерные мыши, кнопки, сенсорные экраны и т. Д.

Компьютерные программы разрабатываются или пишутся компьютерными программистами. Некоторые программисты пишут программы на собственном языке компьютера, называемом машинным кодом. Большинство программ написано с использованием таких языков программирования, как C, C ++, Java. Эти языки программирования больше похожи на язык, на котором говорят и пишут каждый день. Компилятор преобразует инструкции пользователя в двоичный код (машинный код), который компьютер поймет и сделает то, что необходимо.

Автоматизация [изменить | изменить источник]

У большинства людей проблемы с математикой. Чтобы показать это, попробуйте мысленно набрать 584 x 3220 пикселей. Все этапы запомнить сложно! Люди создали инструменты, которые помогали им вспомнить, где они находились в математической задаче. Другая проблема, с которой сталкиваются люди, заключается в том, что им приходится решать одну и ту же проблему снова и снова. Кассиру приходилось каждый день вносить сдачу в уме или с помощью бумажки. Это заняло много времени, и они сделали ошибки. Итак, люди создали калькуляторы, которые делали одно и то же снова и снова.Эта часть компьютерной истории называется «историей автоматизированных вычислений», что является причудливым выражением для «истории машин, которые позволяют мне легко решать одну и ту же математическую задачу снова и снова, не делая ошибок».

Счеты, логарифмическая линейка, астролябия и антикиферский механизм (датируемый примерно 150–100 гг. До н.э.) являются примерами автоматических вычислительных машин.

Программирование [изменить | изменить источник]

Людям не нужна машина, которая будет делать одно и то же снова и снова.Например, музыкальная шкатулка — это устройство, которое воспроизводит одну и ту же музыку снова и снова. Некоторые люди хотели научить свою машину делать разные вещи. Например, они хотели сказать музыкальной шкатулке, чтобы она каждый раз играла разную музыку. Они хотели иметь возможность программировать музыкальную шкатулку — чтобы музыкальная шкатулка воспроизводила разную музыку. Эта часть компьютерной истории называется «историей программируемых машин», что является причудливым выражением для «истории машин, которым я могу приказать делать разные вещи, если я знаю, как говорить на их языке».»

Один из первых примеров этого был построен героем Александрии (ок. 10–70 нашей эры). Он построил механический театр, который разыгрывал пьесу продолжительностью 10 минут и управлялся сложной системой веревок и барабанов. Эти веревки и барабаны были языком машины — они рассказывали, что машина делает и когда. Некоторые утверждают, что это первая программируемая машина. ^[1]

Некоторые люди не согласны с тем, какой ранний компьютер можно программировать. Многие говорят, что «замковые часы», астрономические часы, изобретенные Аль-Джазари в 1206 году, являются первым известным программируемым аналоговым компьютером. ^{[2] [3]} Продолжительность дня и ночи можно регулировать каждый день, чтобы учесть изменение продолжительности дня и ночи в течение года. ^[4] Некоторые считают эту ежедневную корректировку компьютерным программированием.

Другие говорят, что первый компьютер создал Чарльз Бэббидж. ^[4] Ада Лавлейс считается первым программистом. ^{[5] [6] [7]}

Эра вычислительной техники [изменить | изменить источник]

В конце средневековья люди начали думать, что математика и инженерное дело были важнее.В 1623 году Вильгельм Шикард создал механический калькулятор. После него другие европейцы сделали больше калькуляторов. Они не были современными компьютерами, потому что они могли только складывать, вычитать и умножать — вы не могли изменить то, что они делали, чтобы заставить их делать что-то вроде игры в тетрис. Из-за этого мы говорим, что они не были программируемыми. Теперь инженеры используют компьютеры для проектирования и планирования.

В 1801 году Жозеф Мари Жаккард использовал перфокарты, чтобы указать своему текстильному ткацкому станку, какой узор ткать. Он мог использовать перфокарты, чтобы указывать ткацкому станку, что ему делать, и он мог менять перфокарты, что означало, что он мог запрограммировать ткацкий станок на плетение нужного ему рисунка.Это означает, что ткацкий станок можно было программировать. В конце 1800-х годов Герман Холлерит изобрел запись данных на носитель, который затем мог быть прочитан машиной, разработав технологию обработки данных перфокарт для переписи населения США 1890 года. Его счетные машины считывали и суммировали данные, хранящиеся на перфокартах, и они начали использоваться для правительственной и коммерческой обработки данных.

Чарльз Бэббидж хотел создать аналогичную машину, которая могла бы производить вычисления. Он назвал это «Аналитическая машина». ^[8] Поскольку у Бэббиджа не было достаточно денег, и он всегда менял свой проект, когда у него появлялась идея получше, он так и не построил свою аналитическую машину.

Со временем компьютеры стали использоваться все чаще. Людям легко становится скучно повторять одно и то же снова и снова. Представьте, что вы тратите свою жизнь на то, чтобы записывать что-то на учетных карточках, хранить их, а затем снова искать их. В Бюро переписи населения США в 1890 году этим занимались сотни людей. Это было дорого, и отчеты требовали много времени. Затем инженер придумал, как заставить машины выполнять большую часть работы. Герман Холлерит изобрел машину для подсчета результатов, которая автоматически суммирует информацию, собранную бюро переписи населения.Его машины производила компания Computing Tabulating Recording Corporation (которая позже стала IBM). Они арендовали машины вместо того, чтобы продавать их. Производители машин уже давно помогают своим пользователям разбираться в них и ремонтировать их, и техническая поддержка CTR была особенно хороша.

Благодаря машинам, подобным этой, были изобретены новые способы общения с этими машинами, и были изобретены новые типы машин, и, в конце концов, родился компьютер, каким мы его знаем.

Аналоговые и цифровые вычислительные машины [изменить | изменить источник]

В первой половине 20-го века ученые начали использовать компьютеры, в основном потому, что ученым приходилось разбираться в математике, и они хотели тратить больше времени на размышления о научных вопросах вместо того, чтобы часами складывать числа.Например, если им нужно было запустить ракету, им нужно было проделать много математических расчетов, чтобы убедиться, что ракета работает правильно. Итак, они собрали компьютеры. В этих аналоговых компьютерах использовались аналоговые схемы, что затрудняло их программирование. В 1930-х годах они изобрели цифровые компьютеры и вскоре упростили их программирование. Однако это не так, поскольку было предпринято много последовательных попыток довести арифметическую логику до 13. Аналоговые компьютеры — это механические или электронные устройства, которые решают проблемы.Некоторые также используются для управления машинами.

Крупногабаритные компьютеры [изменить | изменить источник]

Ученые придумали, как создавать и использовать цифровые компьютеры в 1930-1940-х годах. Ученые создали множество цифровых компьютеров, и в процессе они придумали, как задавать им правильные вопросы, чтобы получить от них максимальную отдачу. Вот несколько компьютеров, которые они построили:

EDSAC был одним из первых компьютеров, который запомнил то, что вы ему сказали, даже после того, как вы выключили питание.Это называется архитектурой фон Неймана.

• Электромеханические «станки Z» Конрада Цузе. Z3 (1941) была первой рабочей машиной, которая использовала двоичную арифметику. Двоичная арифметика означает использование «Да» и «Нет». складывать числа. Вы также можете запрограммировать это. В 1998 году было доказано, что Z3 завершен по Тьюрингу. Завершение по Тьюрингу означает, что этому конкретному компьютеру можно сообщить все, что можно сказать компьютеру математически. Это первый в мире современный компьютер.
• Непрограммируемый компьютер Атанасова – Берри (1941), который использовал электронные лампы для хранения ответов «да» и «нет», а также регенеративную конденсаторную память.
• The Harvard Mark I (1944), большой компьютер, на котором можно было программировать.
• Лаборатория баллистических исследований армии США ENIAC (1946 г.), которая могла складывать числа, как это делают люди (с использованием чисел от 0 до 9), и иногда ее называют первым электронным компьютером общего назначения (поскольку в Z3 Конрада Цузе 1941 года использовались электромагниты вместо электроники. ).Однако сначала единственным способом перепрограммировать ENIAC было его перепрограммирование.

Несколько разработчиков ENIAC видели его проблемы. Они изобрели способ, позволяющий компьютеру запоминать то, что он ему сказал, и способ изменить то, что он запомнил. Это известно как «архитектура хранимых программ» или архитектура фон Неймана. Джон фон Нейман рассказал об этой конструкции в статье «Первый проект отчета по EDVAC », распространенной в 1945 году. Примерно в это же время стартовал ряд проектов по разработке компьютеров, основанных на архитектуре хранимых программ.Первый из них был завершен в Великобритании. Первой, где была продемонстрирована работа, была Manchester Small-Scale Experimental Machine (SSEM или «ребенок»), в то время как EDSAC, завершенный через год после SSEM, был первым действительно полезным компьютером, который использовал сохраненный проект программы. Вскоре после этого машина, первоначально описанная в статье фон Неймана — EDVAC — была завершена, но не была готова в течение двух лет.

Почти все современные компьютеры используют архитектуру хранимых программ. Это стало основным понятием, определяющим современный компьютер.Технологии, используемые для создания компьютеров, изменились с 1940-х годов, но многие современные компьютеры по-прежнему используют архитектуру фон Неймана.

В 1950-х годах компьютеры были построены в основном из электронных ламп. Транзисторы заменили электронные лампы в 1960-х годах, потому что они были меньше и дешевле. Им также требуется меньше энергии, и они не ломаются так сильно, как электронные лампы. В 1970-х годах технологии были основаны на интегральных схемах. Микропроцессоры, такие как Intel 4004, сделали компьютеры меньше, дешевле, быстрее и надежнее.К 1980-м годам микроконтроллеры стали достаточно маленькими и дешевыми, чтобы заменить механические элементы управления в таких вещах, как стиральные машины. В 80-е годы также появились домашние компьютеры и персональные компьютеры. С развитием Интернета персональные компьютеры становятся таким же обычным явлением в домашнем хозяйстве, как телевизор и телефон.

В 2005 году Nokia начала называть некоторые из своих мобильных телефонов (серии N) «мультимедийными компьютерами», а после выпуска Apple iPhone в 2007 году многие начали добавлять категорию смартфонов к «настоящим» компьютерам.В 2008 году, если смартфоны включены в число компьютеров в мире, крупнейшим производителем компьютеров по количеству проданных единиц уже была не Hewlett-Packard, а Nokia. ^[9]

Есть много типов компьютеров. Некоторые включают:

1. персональный компьютер
2. рабочая станция
3. базовый блок
4. сервер
5. миникомпьютер
6. суперкомпьютер
7. встроенная система
8. планшетный компьютер

«Настольный компьютер» — это небольшой компьютер с экраном (который не является частью компьютера).Большинство людей хранят их на столе, поэтому их называют «настольными компьютерами». «Портативные компьютеры» — это компьютеры, достаточно маленькие, чтобы поместиться у вас на коленях. Это позволяет легко носить их с собой. И ноутбуки, и настольные компьютеры называются персональными компьютерами, потому что один человек одновременно использует их для таких вещей, как воспроизведение музыки, просмотр веб-страниц или видеоигры.

Есть компьютеры большего размера, которыми могут пользоваться одновременно многие люди. Они называются «мэйнфреймы», и эти компьютеры делают все, что заставляет работать такие вещи, как Интернет.Вы можете думать о персональном компьютере так: персональный компьютер подобен вашей коже: вы можете видеть его, другие люди могут видеть его, а через вашу кожу вы чувствуете ветер, воду, воздух и весь остальной мир. Мэйнфрейм больше похож на ваши внутренние органы: вы их никогда не видите и даже не думаете о них, но если они вдруг пропадут, у вас возникнут очень большие проблемы.

Встроенный компьютер, также называемый встроенной системой, — это компьютер, который делает одно и только одно, и обычно делает это очень хорошо.Например, будильник — это встроенный компьютер: он показывает время. В отличие от вашего персонального компьютера, вы не можете использовать свои часы для игры в тетрис. Из-за этого мы говорим, что встроенные компьютеры нельзя программировать, потому что вы не можете установить больше программ на свои часы. Некоторые мобильные телефоны, банкоматы, микроволновые печи, проигрыватели компакт-дисков и автомобили управляются встроенными компьютерами.

Моноблок [изменить | изменить источник]

Универсальные компьютеры — это настольные компьютеры, в которых все внутренние механизмы компьютера находятся в том же корпусе, что и монитор.Apple сделала несколько популярных примеров компьютеров «все в одном», таких как оригинальный Macintosh середины 1980-х годов и iMac конца 1990-х и 2000-х годов.

Дома [изменить | изменить источник]

• Игра в компьютерные игры
• Письмо
• Решение математических задач
• Просмотр видео
• Прослушивание музыки и аудио
• Редактирование аудио, видео и фотографий
• Создание звука или видео
• Общение с другими людьми
• Использование Интернета
• Интернет-магазины
• Рисунок
• Оплата счетов онлайн
• интернет-бизнес

На работе [изменить | изменить источник]

• Обработка текста
• Таблицы
• Презентации
• Редактирование фотографий
• Электронная почта
• Монтаж / рендеринг / кодирование видео
• Аудиозапись
• Управление системой
• Разработка веб-сайтов
• Разработка программного обеспечения

Компьютеры хранят данные и инструкции в виде чисел, потому что компьютеры могут работать с числами очень быстро.Эти данные хранятся в виде двоичных символов (единицы и нули). Символ 1 или 0, хранящийся в компьютере, называется битом, который происходит от двоичной цифры слова. Компьютеры могут использовать вместе множество битов для представления инструкций и данных, которые используются этими инструкциями. Список инструкций называется программой и хранится на жестком диске компьютера. Компьютеры работают с программой, используя центральный процессор, и они используют быструю память, называемую ОЗУ, также известную как (память с произвольным доступом), в качестве пространства для хранения инструкций и данных, пока они это делают.Когда компьютер хочет сохранить результаты программы на потом, он использует жесткий диск, потому что вещи, хранящиеся на жестком диске, все еще могут быть запомнены после выключения компьютера.

Операционная система сообщает компьютеру, как понимать, какие задания он должен выполнять, как выполнять эти задания и как сообщать людям результаты. Миллионы компьютеров могут использовать одну и ту же операционную систему, в то время как каждый компьютер может иметь свои собственные прикладные программы, которые делают то, что нужно его пользователю. Использование одних и тех же операционных систем позволяет легко научиться использовать компьютеры для новых целей.Пользователь, которому нужно использовать компьютер для чего-то другого, может узнать, как использовать новую прикладную программу. Некоторые операционные системы могут иметь простые командные строки или полностью удобный графический интерфейс.

Одна из самых важных задач, которые компьютеры выполняют для людей, — это помощь в общении. Коммуникация — это то, как люди делятся информацией. Компьютеры помогли людям продвинуться вперед в науке, медицине, бизнесе и обучении, потому что они позволяют экспертам из любой точки мира работать друг с другом и обмениваться информацией.Они также позволяют другим людям общаться друг с другом, выполнять свою работу практически где угодно, узнавать почти обо всем или делиться друг с другом своим мнением. Интернет — это то, что позволяет людям общаться между своими компьютерами.

Компьютер теперь почти всегда является электронным устройством. Обычно он содержит материалы, которые при утилизации превращаются в электронные отходы. Когда в некоторых местах покупается новый компьютер, законы требуют, чтобы стоимость утилизации его отходов также оплачивалась.Это называется управлением продуктом.

Компьютеры могут быстро устареть, в зависимости от того, какие программы запускает пользователь. Очень часто их выбрасывают в течение двух-трех лет, потому что для некоторых новых программ требуется более мощный компьютер. Это усугубляет проблему, поэтому утилизация компьютеров происходит часто. Многие проекты пытаются отправить работающие компьютеры в развивающиеся страны, чтобы их можно было использовать повторно и не тратить так быстро, поскольку большинству людей не нужно запускать новые программы. Некоторые компоненты компьютера, например жесткие диски, могут легко сломаться.Когда эти части попадают на свалку, они могут поместить в грунтовые воды ядовитые химические вещества, такие как свинец. Жесткие диски также могут содержать секретную информацию, например, номера кредитных карт. Если жесткий диск не стереть перед тем, как выбросить, злоумышленник может получить информацию с жесткого диска, даже если диск не работает, и использовать его для кражи денег с банковского счета предыдущего владельца.

Компьютеры бывают разных форм, но большинство из них имеют общий дизайн.

• Все компьютеры имеют центральный процессор.
• Все компьютеры имеют своего рода шину данных, которая позволяет им получать или выводить данные в среду.
• Все компьютеры имеют тот или иной вид памяти. Обычно это микросхемы (интегральные схемы), которые могут хранить информацию.
• Многие компьютеры имеют какие-то датчики, которые позволяют им получать данные из окружающей среды.
• Многие компьютеры имеют какое-либо устройство отображения, которое позволяет им отображать выходные данные. К ним также могут быть подключены другие периферийные устройства.

Компьютер состоит из нескольких основных частей.При сравнении компьютера с человеческим телом центральный процессор похож на мозг. Он думает по большей части и сообщает остальному компьютеру, как работать. Процессор находится на материнской плате, которая похожа на каркас. Он обеспечивает основу для других частей и несет нервы, соединяющие их друг с другом и с ЦП. Материнская плата подключена к источнику питания, который обеспечивает электричеством весь компьютер. Различные приводы (привод компакт-дисков, дисковод для гибких дисков и на многих новых компьютерах флэш-накопитель USB) действуют как глаза, уши и пальцы и позволяют компьютеру читать различные типы хранилищ точно так же, как человек может читать разные виды книг.Жесткий диск похож на человеческую память и отслеживает все данные, хранящиеся на компьютере. У большинства компьютеров есть звуковая карта или другой способ воспроизведения звука, например голосовые связки или голосовой ящик. К звуковой карте подключены динамики, похожие на рот, из которых исходит звук. Компьютеры также могут иметь графическую карту, которая помогает компьютеру создавать визуальные эффекты, такие как трехмерное окружение или более реалистичные цвета, а более мощные графические карты могут создавать более реалистичные или более сложные изображения, как это может сделать хорошо обученный художник. .

Название компании	Продажи (млрд долларов США)
Яблоко	220 000
Samsung	212 680
Foxconn	132 070
л.с. (Hewlett-Packard)	112 300
IBM	99,750
Hitachi	87 510
Microsoft	86830
Амазонка	74 450
Sony	72,340
Panasonic	70 830
Google	59 820
Dell	56 940
Toshiba	56 200
LG	54,750
Intel	52 700

1. ↑ «Цапля Александрийская».Архивировано 27 декабря 2013 года. Проверено 15 января 2008.
2. ↑ Ховард Р. Тернер (1997), Наука в средневековом исламе: иллюстрированное введение , стр. 184, Техасский университет Press, ISBN 0-292-78149-0
3. ↑ Дональд Рутледж Хилл, «Машиностроение на Средневековом Ближнем Востоке», Scientific American , май 1991 г., стр. 64-9 (сравните Дональд Рутледж Хилл, Машиностроение)
4. ↑ ^{4,0 4,1} Ancient Discoveries, Episode 11: Ancient Robots , History Channel, получено 6 сентября 2008 г.
5. ↑ Fuegi & Francis 2003, стр.16–26 ошибка harvnb: нет цели: CITEREFFuegiFrancis2003 (справка).
6. ↑ Филлипс, Ана Лена (2011). «Краудсорсинг гендерного равенства: День Ады Лавлейс и связанный с ним веб-сайт направлен на повышение роли женщин в науке и технологиях». Американский ученый . 99 (6): 463.
7. ↑ «Ада Лавлейс отмечена каракули Google», The Guardian , 10 декабря 2012 г., получено 10 декабря 2012 г. .
8. ↑ Не путайте аналитическую машину с разностной машиной Бэббиджа, которая была непрограммируемым механическим калькулятором.
9. ↑ Миллер, Мэтью. «В 2008 году Nokia была крупнейшим производителем компьютеров в мире». ZDNet . Проверено 18 июля 2020.

Примечания [изменение | изменить источник]

• ^a Кемпф, Кар (1961). « Историческая монография: Электронные компьютеры в артиллерийском корпусе «. Абердинский полигон (армия США).
• ^a Филлипс, Тони (2000). «Антикиферский механизм I».Американское математическое общество. Проверено 5 апреля 2006.
• ^a Шеннон, Клод Элвуд (1940). « Символьный анализ релейных и коммутационных цепей ». Массачусетский Институт Технологий.
• ^a Digital Equipment Corporation (1972). Руководство по процессору PDP-11/40 (PDF). Мейнард, Массачусетс: Корпорация цифрового оборудования. ^{[ постоянное мертвое звено ]}
• ^a Verma, G.; Мильке, Н. (1988). « Показатели надежности флэш-памяти на основе ETOX ». Международный симпозиум IEEE по физике надежности.
• ^a Meuer, Hans (13 ноября 2006 г.). «Архитектуры делятся во времени». Штромайер, Эрих; Саймон, Хорст; Донгарра, Джек. ТОП500. Проверено 27 ноября 2006.

Стокс, Джон (2007). Внутри машины: иллюстрированное введение в микропроцессоры и компьютерную архитектуру .Сан-Франциско: Пресса без крахмала. ISBN 978-1-59327-104-6 .

Основы работы с компьютером: понимание операционных систем

Урок 8: Общие сведения об операционных системах

/ en / computerbasics / mobile-devices / content /

Что такое операционная система?

Операционная система — это наиболее важное программное обеспечение , которое запускается на компьютере. Он управляет памятью компьютера и , процессами , а также всем своим программным обеспечением и оборудованием .Это также позволяет общаться с компьютером, не зная, как говорить на компьютерном языке. Без операционной системы компьютер бесполезен .

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать больше об операционных системах.

Ищете старую версию этого видео? Вы все еще можете просмотреть это здесь.

Работа операционной системы

Операционная система вашего компьютера ( OS ) управляет всем программным обеспечением и оборудованием на компьютере.В большинстве случаев одновременно выполняется несколько различных компьютерных программ, и всем им необходим доступ к центральному процессору (ЦП) вашего компьютера, памяти и хранилищу . Операционная система координирует все это, чтобы каждая программа получала то, что ей нужно.

Типы операционных систем

Операционные системы обычно поставляются с предустановленной на любом компьютере, который вы покупаете. Большинство людей используют операционную систему, которая поставляется с их компьютером, но можно обновить или даже изменить операционные системы.Тремя наиболее распространенными операционными системами для персональных компьютеров являются Microsoft Windows , macOS и Linux .

Современные операционные системы используют графический пользовательский интерфейс или GUI (произносится как gooey ). Графический интерфейс пользователя позволяет использовать мышь для нажатия значков , кнопок и меню , и все четко отображается на экране с использованием комбинации графики и текста .

Графический интерфейс каждой операционной системы имеет разный внешний вид, поэтому, если вы переключитесь на другую операционную систему, сначала он может показаться вам незнакомым. Однако современные операционные системы разработаны так, чтобы быть простыми в использовании, , и большинство основных принципов одинаковы.

Microsoft Windows

Microsoft создала операционную систему Windows в середине 1980-х годов. Было много разных версий Windows, но самые последние — это Windows 10 (выпущена в 2015 году), Windows 8 (2012), Windows 7 (2009) и Windows Vista (2007).Windows поставляется с предустановленной версией на большинстве новых ПК, что делает ее самой популярной операционной системой в мире.

Ознакомьтесь с нашими руководствами по основам Windows и конкретным версиям Windows для получения дополнительной информации.

macOS

macOS (ранее называвшаяся OS X ) — линейка операционных систем, созданная Apple. Он предустановлен на всех компьютерах Macintosh или Mac. Некоторые из конкретных версий включают Mojave (выпущен в 2018 году), High Sierra (2017) и Sierra (2016).

По данным StatCounter Global Stats, на долю пользователей macOS приходится менее 10% мировых операционных систем — намного меньше, чем процент пользователей Windows (более 80% ). Одна из причин этого в том, что компьютеры Apple обычно дороже. Однако многие люди предпочитают внешний вид macOS, а не Windows.

Ознакомьтесь с нашим руководством по основам macOS для получения дополнительной информации.

Linux

Linux (произносится как LINN-ux ) — это семейство операционных систем с открытым исходным кодом , что означает, что они могут быть изменены и распространены кем угодно по всему миру.Это отличается от проприетарного программного обеспечения , такого как Windows, которое может быть изменено только компанией, владеющей им. Преимущества Linux заключаются в том, что это бесплатно, , и существует множество различных дистрибутивов , или версий, из которых вы можете выбирать.

По данным StatCounter Global Stats, пользователи Linux составляют менее 2% мировых операционных систем. Однако большинство серверов работают под управлением Linux, поскольку его относительно легко настроить.

Чтобы узнать больше о различных дистрибутивах Linux, посетите веб-сайты Ubuntu, Linux Mint и Fedora или обратитесь к нашим ресурсам по Linux.Для более полного списка вы можете посетить список лучших дистрибутивов Linux MakeUseOf.

Операционные системы для мобильных устройств

Операционные системы, о которых мы говорили до сих пор, были разработаны для работы на настольных компьютерах и портативных компьютерах . Мобильные устройства , такие как телефоны , планшетные компьютеры и MP3-плееры отличаются от настольных и портативных компьютеров, поэтому на них работают операционные системы, разработанные специально для мобильных устройств.Примеры мобильных операционных систем: Apple iOS и Google Android . На скриншоте ниже вы можете увидеть iOS, работающую на iPad.

Операционные системы для мобильных устройств обычно не так полнофункциональны, как для настольных и портативных компьютеров, и они не могут запускать все одно и то же программное обеспечение. Однако вы по-прежнему можете делать с ними много вещей, например смотреть фильмы, просматривать веб-страницы, управлять своим календарем и играть в игры.

Чтобы узнать больше о мобильных операционных системах, ознакомьтесь с нашими руководствами по мобильным устройствам.

/ en / computerbasics / понимание-приложения / содержание /

Как работают ПК | HowStuffWorks

Чтобы увидеть, как работает ПК, давайте начнем с частей, которые составляют машину. Следующие компоненты являются общими для ПК в том порядке, в котором они обычно собираются:

Корпус — Если вы используете ноутбук, корпус компьютера включает клавиатуру и экран. Для настольных ПК корпус обычно представляет собой коробку с подсветкой, вентиляционными отверстиями и местами для подключения кабелей.Размер корпуса может варьироваться от небольших настольных до высоких башен. Более крупный корпус не всегда означает более мощный компьютер; важно то, что внутри. Сборщики ПК проектируют или выбирают корпус в зависимости от типа материнской платы, которая должна поместиться внутри.

Материнская плата — Основная печатная плата внутри вашего ПК является его материнской платой. Все компоненты внутри и снаружи каким-то образом подключаются через материнскую плату. Остальные компоненты, перечисленные на этой странице, являются съемными и, следовательно, заменяемыми без замены материнской платы.Однако несколько важных компонентов прикреплены непосредственно к материнской плате. К ним относятся дополнительный металлооксидный полупроводник (CMOS), в котором хранится некоторая информация, например системные часы, когда компьютер выключен. Материнские платы бывают разных размеров и стандартов, наиболее распространенными на момент написания этой статьи являются ATX и MicroATX. Исходя из этого, материнские платы различаются по типу съемных компонентов, для работы с которыми они предназначены внутри, и по тем портам, которые доступны для подключения внешних устройств.

Блок питания — Помимо CMOS, которая питается от заменяемой батареи CMOS на материнской плате, каждый компонент вашего ПК зависит от его источника питания. Блок питания подключается к источнику питания определенного типа, будь то батарея в случае мобильных компьютеров или розетка в случае настольных ПК. В настольном ПК вы можете увидеть блок питания, установленный внутри корпуса, с разъемом для кабеля питания снаружи и несколькими подключенными кабелями внутри.Некоторые из этих кабелей подключаются непосредственно к материнской плате, а другие подключаются к другим компонентам, таким как диски и вентиляторы.

Центральный процессор (ЦП) — ЦП, часто называемый просто процессором, представляет собой компонент, содержащий микропроцессор. Этот микропроцессор является сердцем всех операций ПК, а производительность как аппаратного, так и программного обеспечения зависит от производительности процессора. Intel и AMD являются крупнейшими производителями процессоров для ПК, хотя вы также найдете другие на рынке.Две распространенные архитектуры ЦП — 32-битная и 64-битная, и вы обнаружите, что определенное программное обеспечение полагается на это различие архитектуры.

Оперативная память (RAM) — Даже самому быстрому процессору нужен буфер для хранения информации во время ее обработки. Оперативная память предназначена для процессора, как столешница для повара: она служит местом, где ингредиенты и инструменты, с которыми вы работаете, ждут, пока вам не понадобится их взять и использовать. Для быстрого ПК необходимы как быстрый процессор, так и большой объем оперативной памяти.Каждый компьютер имеет максимальный объем ОЗУ, который он может обрабатывать, а слоты на материнской плате указывают тип ОЗУ, который требуется ПК.

Приводы — Накопитель — это устройство, предназначенное для хранения данных, когда оно не используется. На жестком диске или твердотельном накопителе хранится операционная система и программное обеспечение ПК, которые мы рассмотрим более подробно позже. В эту категорию также входят оптические приводы, такие как те, которые используются для чтения и записи CD, DVD и Blu-ray. Накопитель подключается к материнской плате в зависимости от типа используемой технологии контроллера накопителя, включая старый стандарт IDE и новый стандарт SATA.

Охлаждающие устройства — Чем больше компьютер обрабатывает, тем больше тепла он выделяет. ЦП и другие компоненты могут выдерживать определенное количество тепла. Однако, если ПК не охлаждается должным образом, он может перегреться, что приведет к дорогостоящему повреждению его компонентов и схем. Вентиляторы — это наиболее распространенное устройство, используемое для охлаждения ПК. Кроме того, ЦП покрыт металлическим блоком, называемым радиатором, который отводит тепло от ЦП. Некоторые серьезные пользователи компьютеров, например геймеры, иногда имеют более дорогие решения для управления теплом, например системы с водяным охлаждением, предназначенные для удовлетворения более высоких требований к охлаждению.

Кабели — — Все компоненты, которые мы уже упоминали, соединяются с помощью некоторой комбинации кабелей. Эти кабели предназначены для передачи данных, питания или того и другого. Компьютеры должны быть сконструированы таким образом, чтобы кабели аккуратно складывались внутри корпуса и не перекрывали поток воздуха через него.

ПК обычно намного больше, чем эти основные компоненты. Далее мы рассмотрим порты и периферийные устройства, которые позволяют вам взаимодействовать с компьютером, и то, как вы можете добавить еще больше компонентов, используя слоты расширения.

Современная операционная система — обзор

Реализация CCM

Мы используем реализацию CCM от LibTomCrypt в качестве ссылки. Это компактная и эффективная реализация CCM, которая выполняет все кодирование CCM с помощью одного вызова функции. Поскольку он принимает все параметры за один вызов, у него довольно много параметров. В таблице 7.3 имена реализации сопоставляются с именами проектных переменных.

Таблица 7.3. Руководство по внедрению CCM

99 K 9049 8 ptlen99 9049 9049 длина желаемого тега MAC

Название проекта	Название реализации	Функция
	cipher	Индекс в таблицы LTC для использования 128-битного шифра, делает CCM независимым от выбора	96
ключ	Секретный ключ
keylen	Длина ключа в октетах
uskey	Ранее запланированный ключ, используемый для экономии времени за счет неиспользования расписания ключей
	none	Noncelen CCM
	noncelen	Длина noncelen в октетах
	header	Заголовок или данные AAD
	headerlen
Pt	Обычный текст
Q	Длина открытого текста в октетах
C	ct	Шифрованный текст
T	tag	Тег MAC

Мы позволяем вызывающему абоненту планировать ключ до вызова.На практике это хорошая идея, так как она значительно сокращает количество циклов на вызов. Даже если вы не используете LibTomCrypt, вы должны предоставить или использовать этот стиль оптимизации в своем коде.

Мы обеспечим оптимизацию по словам позже в этой реализации. Эта проверка представляет собой простую проверку работоспособности, чтобы убедиться, что она действительно работает.

Мы заставляем длину тега выровняться и обрезаем ее, если она превышает 16 байт. Мы не допускаем ошибок при слишком большой длине тегов, так как вызывающая сторона могла просто передать что-то вроде

. В этом случае MAXTAGLEN может быть больше 16, если они поддерживают более одного алгоритма.

Согласно спецификации CCM, мы должны отклонять теги длиной менее четырех байтов. У нас нет другого выбора, кроме как исправить ошибку, поскольку вызывающий абонент не указал, что мы можем сохранить как минимум четыре байта MAC-тега.

LibTomCrypt может «перегружать» функции — в данном случае CCM. Если указатель не равен NULL, вычисление выгружается на него автоматически. Таким образом, разработчик может воспользоваться ускорителями, не переписывая свое приложение. Технически это не является частью CCM, поэтому вы можете не смотреть на этот кусок, если хотите.

Здесь мы вычисляем значение L ( q в проекте CCM). L было первоначальным именем этой переменной, и поэтому мы использовали его здесь. Мы следим за тем, чтобы L было не менее 2 в соответствии со спецификацией CCM.

Изменяет размер одноразового номера, если он слишком велик, и параметр L по мере необходимости. Вызывающий должен знать о компромиссе. Например, если вы хотите зашифровать пакеты размером в один мегабайт, вам потребуется не менее трех байтов для кодирования длины, что означает, что одноразовый номер может иметь длину только 12 байтов.Можно добавить проверку, чтобы гарантировать, что L никогда не будет слишком маленьким для длины открытого текста.

Если вызывающий абонент не предоставляет ключ, мы должны запланировать его. Мы избегаем размещения запланированной ключевой структуры в стеке, выделяя ее из кучи. Это важно для встроенных приложений и приложений ядра, поскольку размер стека может быть очень ограниченным.

Этот раздел кода создает значение B ₀ , которое нам нужно для фазы CBC-MAC CCM. Массив PAD содержит 16 байтов данных CBC для MAC, а CTRPAD, который мы увидим позже, содержит 16 байтов вывода CTR.

Первый байт (строка 122) блока — это флаги. Мы устанавливаем флаг Adata на основе заголовка , кодируем длину тега, разделив taglen на два, и, наконец, длина длины открытого текста сохраняется.

Затем одноразовый номер копируется в блок. Мы используем 16- L + 1 байт одноразового номера, поскольку мы должны хранить флаги и L байтов значения длины открытого текста.

Чтобы сделать вещи более практичными, мы храним только 32 бита длины открытого текста.Если пользователь указывает короткий одноразовый номер, значение L должно быть увеличено для компенсации. В этом случае мы заполняем нулевыми байтами перед кодированием фактической длины.

Мы эффективно используем CBC-MAC с обнуленным IV, поэтому первое, что мы должны сделать, это зашифровать PAD. Зашифрованный текст теперь является IV для CBC-MAC остальной части заголовка и данных открытого текста.

Мы попадаем сюда и выполняем любой из следующего кода, только если есть данные заголовка для обработки.

Кодирование длины данных заголовка зависит от размера данных заголовка.Если он меньше 65 280 байт, мы используем короткую двухбайтовую кодировку. В противном случае мы испускаем escape-последовательность OxFF FE, а затем четырехбайтовую кодировку. CCM поддерживает заголовки большего размера, но вряд ли вам когда-нибудь понадобится.

Обратите внимание, что вместо XOR PAD (как IV) против другого буфера мы просто XOR длины в PAD. Это позволяет избежать двойной буферизации, которую нам пришлось бы использовать в противном случае.

Этот цикл обрабатывает все данные заголовка. Мы не предоставляем никаких оптимизаций LTC_FAST, поскольку заголовки обычно пустые или очень короткие.Каждые 16 байтов данных заголовка мы шифруем PAD для правильной эмуляции CBC-MAC.

Если у нас остались данные заголовка (то есть заголовок не кратен 16), мы заполняем его нулевыми байтами и шифруем. Поскольку операция XOR с нулевыми байтами не является операцией, мы просто игнорируем этот шаг и вызываем шифр.

Этот код создает начальный счетчик для режима шифрования CTR. Флаги содержат только длину открытого текста. Одноразовый номер копируется так же, как и для CBC-MAC, а остальная часть блока обнуляется.Байты после одноразового номера увеличиваются во время шифрования.

При шифровании мы обрабатываем все полные 16-байтовые блоки открытого текста, которые у нас есть.

Счетчик CTR имеет обратный порядок байтов и хранится в конце массива ctr. Этот код увеличивает его на единицу.

Мы должны зашифровать счетчик CTR, прежде чем использовать его для шифрования открытого текста.

Этот цикл выполняет XOR 16 байтов открытого текста против панели CBC-MAC, а затем создает 16 байтов зашифрованного текста с помощью XORing CTRPAD против открытого текста.Мы выполняем шифрование вторым (после CBC-MAC), поскольку мы позволяем открытому тексту и зашифрованному тексту указывать на один и тот же буфер.

Шифрование панели CBC-MAC выполняет необходимую операцию MAC для этого 16-байтового блока открытого текста.

Мы обрабатываем дешифрование аналогично, но по-разному, поскольку мы позволяем открытому тексту и зашифрованному тексту указывать на одну и ту же память. Поскольку этот код, скорее всего, будет развернут, мы по возможности избегаем избыточного условного кода внутри основного цикла.

Этот блок выполняет операцию CCM для любых байтов открытого текста, не обрабатываемых кодом LTC_FAST.Это могло быть связано с тем, что открытый текст не кратен 16 байтам или что LTC_FAST не был включен. В идеале мы хотим избежать необходимости в этом коде, поскольку он медленный и при большом количестве пакетов может потреблять значительную вычислительную мощность.

Заканчиваем CBC-MAC, если остались байты. Как и при обработке заголовка, мы неявно дополняем нулями, шифруя PAD как есть. На этом этапе PAD теперь содержит значение CBC-MAC, но не тег CCM, поскольку нам все еще нужно его зашифровать.

Pad CTR для тега CBC-MAC вычисляется путем обнуления последних L байтов счетчика CTR и шифрования его в CTRPAD.

Если мы запланировали собственный ключ, теперь мы освободим все выделенные ресурсы.

CCM позволяет использовать теги переменной длины от 4 до 16 байтов с шагом 2 байта. Мы шифруем и сохраняем тег CCM путем XOR тега CBC-MAC с последним зашифрованным счетчиком CTR.

Этот блок обнуляет память в стеке, которая может считаться чувствительной. Мы надеемся, что стек не был переставлен на диск, но эта процедура не дает этой гарантии. При очистке памяти любые дальнейшие потенциальные утечки стека не будут передавать злоумышленнику ключи или промежуточные значения CBC-MAC.Мы выполняем эту операцию только в том случае, если пользователь запросил ее, определив макрос LTC_CLEAN_STACK.

СОВЕТ

В большинстве современных операционных систем память, используемая программой (или процессом), известна как виртуальная память . Память не имеет фиксированного физического адреса и может перемещаться между местоположениями и даже заменяться на диск (посредством аннулирования страницы). Это последнее действие обычно известно как подкачки памяти , поскольку оно позволяет пользователям имитировать наличие большего количества физической памяти, чем они есть на самом деле.

Обратной стороной замены памяти является то, что память процесса может содержать конфиденциальную информацию, такую ​​как закрытые ключи, имена пользователей, пароли и другие учетные данные. Чтобы предотвратить это, приложение может заблокировать память . В операционных системах, таких как системы, основанные на ядре NT (например, Windows 2000, WinXP), блокировка является полностью добровольной, и операционная система может выбрать замену неядерных данных позже.

В операционных системах, совместимых с POSIX, например, основанных на ядрах Linux и BSD, для облегчения блокировки был предоставлен набор функций, таких как mlock (), munlock (), mlockall () и т. Д.Физическая память в большинстве систем может быть дорогостоящей, поэтому вежливое и корректное приложение будет запрашивать блокировку как можно меньшего объема памяти. В большинстве случаев заблокированная память будет охватывать область, содержащую страниц памяти . В процессорах серии x86 размер страницы составляет четыре килобайта. Это означает, что вся заблокированная память фактически будет заблокирована в размере, кратном четырем килобайтам.

В идеале приложение будет объединять свои учетные данные в пул, чтобы уменьшить количество физических страниц, необходимых для их блокировки в памяти.

После успешного завершения этой функции у пользователя теперь есть зашифрованный текст (или открытый текст в зависимости от направления) и тег CCM.

No related posts.