Technologia informacyjna Urządzenia techniki komputerowej
System komputerowy = hardware (sprzęt) + software (oprogramowanie) Sprzęt komputerowy (ang. hardware) zasoby o specyficznej strukturze i organizacji zarządzane przez system operacyjny System operacyjny program, który nadzoruje i koordynuje dostęp do programów oraz zasobów Programy użytkowe realizują potrzeby użytkowników systemu komputerowego: kompilatory (Delphi, gcc), edytory (MS Word, vi), programy graficzne (Corel Draw, Xfig), bazy danych (MySQL),... Zestaw komputerowy składa się z jednostki centralnej, do której podłączone są monitor, klawiatura, myszka oraz inne urządzenia peryferyjne.
Struktura komputera
Struktura komputera Komputer Jednostka centralna (ang. CPU) Pamięć główna Magistrala systemowa Układy wejściawyjścia
Jednostka centralna Jednostka centralna - najważniejszy element zestawu komputerowego. W niej mieści się zasilacz, który przekształca prąd zmienny w stały o odpowiednich napięciach i doprowadza go do wszystkich elementów jednostki: płyty głównej, kart rozszerzeń, napędów dysków, itd. Na płycie głównej znajdują się układy elektroniczne komputera, takie jak procesor czy pamięć RAM. Znajdują się także kontrolery (urządzenie kontrolujące i regulujące pracę różnych urządzeń, np. dźwięku, USB), BIOS, gniazda kart rozszerzeń (karta dźwiękowa, graficzna, telewizyjna, sieciowa), gniazda do podłączenia pamięci masowych (dyskietki, dyski twarde, dyski optyczne).
BIOS (Basic input/output system) układ troszczący się o prawidłowe współdziałanie wszystkich komponentów systemu, posiada on specjalny program zawierający polecenia, które komputer musi zawsze wykonać w pierwszej kolejności, tuż po uruchomieniu, np. test sprzętu, załadowanie systemu z dysku twardego. BIOS tłumaczy sygnały wysłane przez zainstalowane urządzenia wejścia/wyjścia na rozkazy zrozumiałe dla procesora. Dysk twardy służy do trwałego przechowywania danych, nawet po wyłączeniu komputera. Wewnątrz dysku twardego znajdują się talerze pokryte materiałem magnetycznym. Nad i pod nimi umieszczone są głowice odczytujące i zapisujące dane. Talerze wirują z prędkością tysięcy obrotów na minutę, dzięki czemu czas dostępu do informacji jest krótki, a szybkość zapisu i odczytu danych duża. Dyski twarde mają pojemność mierzoną w gigabajtach (GB).
Urządzenia peryferyjne Urządzenia peryferyjne to te, które znajdują się poza jednostką centralną, zewnętrzne urządzenia wejścia/wyjścia. Urządzenia wejścia, np... Urządzenia wyjścia, np... Dlaczego nie łączy się urządzeń peryferyjnych bezpośrednio z magistralą systemową? duża różnorodność urządzeń we/wy, przesyłanie różnej ilości danych: z różną prędkością, w różnym formacie, urządzenia we/wy są za wolne dla procesora i pamięci.
Struktura komputera Komputer Jednostka centralna (ang. CPU) Pamięć główna Magistrala systemowa Układy wejściawyjścia
Pamięć lokalizacja, miara CPU rejestry procesora. Podręczna (ang. cache). Wewnętrzna (główna). Zewnętrzna (pomocnicza). Długość słowa 8b, 16b, 32b, 64b procesor 8, 16, 32, 64 bitowy. Pojemność pamięci jest liczona w ilości słów lub w bajtach.
Pamięć właściwości fizyczne Półprzewodnikowa (ang. semiconductor) RAM, ROM, Flash. Magnetyczna dysk, taśma. Optyczna CD ROM i DVD ROM. Właściwości pamięci: zanikanie, rozpad (ang. decay). ulotność (ang. volatility). wymazywalność (ang. erasable). zasilanie do utrzymania zawartości.
Pamięć operacyjna RAM (Random Access Memory) zwana pamięcią o swobodnym lub bezpośrednim dostępie. Komputer ładuje do niej wszystkie dane i programy, z którymi właśnie pracuje, dlatego jej wielkość ma istotny wpływ na szybkość jego działania. Jest to pamięć nietrwała, dane w niej zapisane giną po wyłączeniu komputera. Jej wielkość określana jest w megabajtach (MB). Pamięć ROM (Read Only Memory) pamięć tylko do odczytu, to pamięć zawierająca dane, które można jedynie odczytywać, bez możliwości ich zmiany. Pamięć ROM jest pamięcią trwałą, ma swoje własne zasilanie (zwykle jest to bateria znajdująca się na płycie głównej). Pamięć ROM jest wolniejsza od pamięci RAM i mają mniejszą pojemność. Przechowuje ona m.in. oprogramowanie zawierające podstawowe procedury wejścia/wyjścia.
Magistrala systemowa System bus (ang.). Droga zapewniająca komunikację między procesorem, pamięcią i układami wejścia-wyjścia. Tryb rozgłaszania (ang. broadcast). 50 do 100 oddzielnych linii pogrupowanych w 8, 16, 32 linie zwane szynami: linie danych do przenoszenia danych (np. szyna danych 8b i rozkazów 16b), linie adresowe do określania adresu danych, linie sterowania do sterowania liniami danych i adresowymi, linie zasilania.
System operacyjny System operacyjny jest programem, który działa jako pośrednik między użytkownikiem komputera, a sprzętem komputerowym. Zadaniem systemu operacyjnego jest tworzenie środowiska, w którym użytkownik może wykonywać programy w sposób wygodny i wydajny. Dystrybutor zasobów (ang. resource allocator) przydziela zasoby poszczególnym zamawiającym (programom), rozwiązuje ew. konflikty zamówień. Program sterujący (ang. control program) nadzoruje wykonanie programów użytkowych oraz operacji we/wy, kontrola błędów.
System operacyjny dostarcza środków do właściwego użycia zasobów (tj. sprzętu, oprogramowania, danych) działających w systemie komputerowym. System operacyjny można porównać do rządu: "Sam nic nie robi, tworzy jedynie środowisko dla programów użytkowych"
Zadania systemu operacyjnego zarządza i nadzoruje pracę komputera i wszystkich urządzeń peryferyjnych, przyjmuje polecenia od użytkownika, umożliwia uruchomienie innych programów i nadzoruje ich działanie, ponowne rozpoznanie konfiguracji sprzętowej (załadowanie programowych sterowników urządzeń), uruchomienie domyślnej konfiguracji programowej, obsługa zadań generowanych przez urządzenia I/O (tzw. przerwań interrupts), ładowanie programów użytkowych do pamięci, udostępnianie zasobów sprzętowych programom użytkowym pamięć wirtualna, wielozadaniowość, obsługa komunikacji z urządzeniami I/O, organizuje zapis informacji na dyskach, zarządza pamięcią operacyjną, sygnalizuje błędy i stany awaryjne. (procesor wykonuje, system nadzoruje) usuwanie programów z pamięci.
Po co nam system operacyjny? System operacyjny jest ceną, jaką płacimy za wygodę w posługiwaniu się zasobami systemu komputerowego. System operacyjny musi mieć wiedzę o wszystkich możliwych sytuacjach mogących wystąpić w systemie komputerowym i sposobach reagowania na nie. System operacyjny powinien być szczególnie kontrolowany i rozliczany z każdego wykorzystania zasobów w ramach zleconych mu do wykonania zadań. Przykłady systemów: MS Windows 9x/NT/2K/XP/2K3, SunOS, OS/2 niedostępny kod źródłowy (płatne), Linux, FreeBSD dostępny kod źródłowy.