Serwis Edukacyjny
w I-LO w Tarnowie
Do strony głównej I LO w Tarnowie

Materiały dla uczniów liceum
Zoptymalizowano dla

1280 x 1024

  Wyjście       Spis treści       Poprzedni       Następny  

Autor artykułu: mgr Jerzy Wałaszek

©2019 mgr Jerzy Wałaszek
I LO w Tarnowie


SPIS TREŚCI

Klasa I po szkole podstawowej

00 Informacje wstępne
01 Komputer i informacja
02 Składniki komputera i systemy operacyjne
03 Sieci i Internet

SKŁADNIKI KOMPUTERA

Wiemy już, że komputery przetwarzają informację w postaci bitów. Teraz przyjrzymy się bliżej tym komputerom.

Każdy współczesny komputer składa się z trzech podstawowych elementów:

PAMIĘĆ

Skoro komputery przetwarzają informację, to muszą posiadać urządzenia, które tę informację przechowują w czasie jej przetwarzania. Urządzenia takie nazywamy pamięcią komputerową. Pamięć komputerowa przechowuje informację w postaci bitów. Bit jest bardzo małą jednostką informacji, dlatego bity łączy się w większe grupy:

bajt B - grupa 8 bitów

słowo W - grupa 16 bitów

podwójne słowo DW - grupa 32 bitów lub dwa słowa 16-bitowe lub 4 bajty

poczwórne słowo QW - grupa 64 bitów lub cztery słowa lub 8 bajtów

W pamięciach komputerowych informacja jest najczęściej grupowana w bajty. Pojemność pamięci określa, ile bajtów dana pamięć może jednocześnie przechowywać. Ponieważ współczesne pamięci posiadają dużą pojemność, stosujemy jednostki będące wielokrotnością bajtu:

1 Kilobajt KB = 210 bajtów = 1024 B (ponad tysiąc bajtów)

1 Megabajt MB = 210 KB = 1024 KB = 220 B = 1048576 B (ponad milion bajtów)

1 Gigabajt GB = 210 MB = 1024 MB = 220 KB = 1048576 KB = 230 B = 1073741824 B (ponad miliard bajtów)

1 Terabajt TB = 210 GB = 1024 GB = 220 MB = 1048576 MB = 230 KB = 1073741824 KB = 240 B = 1099511627776 B

1 Petabajt PB = 210 TB = 1024 TB = 220 GB = 1048576 GB = 230 MB = 1073741824 MB = 240 KB = 1099511627776 KB = 250 B = 1125899906842624 B

Pamięć komputerowa dzieli się na wiele typów.

Pamięć operacyjna to ta, która zawiera informację bezpośrednio przetwarzaną przez komputer. Pamięć taka ma postać modułów, które umieszcza się w gniazdach na płycie głównej komputera:

Pamięć dyskowa, to specjalne urządzenie zwane dyskiem twardym, które pozwala zapisać informację na nośniku w postaci dysku, a następnie odczytać ją i przesłać do komputera w celu przetworzenia.

Obecne dyski twarde posiadają pojemności liczone w terabajtach.

Popularne są również pamięci dysków optycznych, gdzie informacja jest zapisana na dysku optycznym, który następnie jest odczytywany promieniem lasera.

Pojemności dysków optycznych zależą od ich typu:

CD - 640...720 MB

DVD - 4,5...17 GB

Blu-Ray - 25...50 GB

Od kilkunastu lat stały się również popularne pamięci elektroniczne pendrive.

W użyciu są również tzw. karty pamięciowe, szczególnie chętnie stosowane w małych urządzeniach: smartfony, aparaty fotograficzne, kamery cyfrowe, itp.

URZĄDZENIA WEJŚCIA/WYJŚCIA

Każdy komputer musi wymieniać informację ze swoim otoczeniem, aby był użyteczny. Wykonywane jest to przez tzw. porty wejścia/wyjścia. Do portów we/wy podłączone są różne urządzenia zewnętrzne. Gniazda tych portów znajdują się na obudowie komputera:

Przykładowe urządzenia we/wy współpracujące z komputerem przedstawiamy poniżej:

 
Klawiatura Myszka Panel dotykowy

 

Dżojstik Gamepad Kierownica

 

Monitor ekranowy Rzutnik Okulary Virtual Reality

 

Drukarka Drukarka 3D Ploter

 

Router wi-fi Karta wi-fi Tuner TV

Dzięki urządzeniom wejścia/wyjścia komputer może pobierać informację ze świata zewnętrznego, przetwarzać ją, a następnie przekazywać wyniki przetwarzania.

PROCESOR

Każdy element komputera jest ważny, jednak procesor jest elementem kluczowym. Nazwa procesor pochodzi od słowa angielskiego "process", przetwarzanie. Procesor jest jakby mózgiem komputera. Przetwarzanie informacji jest procesem dosyć skomplikowanym, jednak postarajmy się go w prosty sposób opisać. Procesor jest bardzo złożonym układem scalonym, którego dopracowanie zajęło firmom elektronicznym wiele dziesięcioleci. Procesor wykonuje program instruujący go krok po kroku, co ma w danej chwili zrobić. Program zbudowany jest z ciągu instrukcji, które komputer przechowuje w swojej pamięci operacyjnej w postaci słówek bitowych. Każde takie słówko oznacza jakąś instrukcję dla procesora, ale dla człowieka program ten jest zupełnie nieczytelny. Binarnie wygląda tak:

Bajty programu
w pamięci
10111101
11110001
01010111
00000011
101011110
111100011
101010111
...

Na szczęście nie musisz tych słówek rozumieć, wystarczy, że rozumie je procesor. Wykonanie programu rozpoczyna się od ściśle określonego słówka bitowego, nazwijmy go instrukcją. Procesor pobiera tę instrukcję z pamięci, po czym rozpoznaje ją i wykonuje określoną przez tę instrukcję operację. Po wykonaniu instrukcji cykl się powtarza i procesor pobiera z programu następną instrukcję, rozpoznaje ją i wykonuje, itd. W ten sposób procesor realizuje program.

Program określa dokładnie, co procesor ma zrobić z danymi, gdzie ma umieścić wyniki, itp. Tymi sprawami zajmiemy się w klasie II, gdy będziemy się uczyć programowania.

Pierwszym procesorem w postaci układu scalonego był mikroprocesor Intel 4004 wyprodukowany w roku 1971 przez firmę Intel

Potrafił on przetwarzać naraz 4 bity informacji. Układ ten stosowano w kalkulatorach produkowanych przez japońską firmę Busicom. Dzięki zastosowaniu mikroprocesora zmniejszyła się liczba układów potrzebnych w kalkulatorze. Jednocześnie zauważono, iż układ ten po zmianie programu mógł realizować inne zadania, czyli był układem uniwersalnym.

Współczesne procesory są układami bardzo skomplikowanymi i posiadają ogromną moc przetwarzania informacji. W jednym układzie umieszcza się kilka rdzeni, dzięki czemu procesor może jednocześnie wykonywać kilka programów, co dodatkowo zwiększa jego moc obliczeniową.

Na początek:  podrozdziału   strony 

SYSTEMY OPERACYJNE

Włączasz swój komputer. Aby cokolwiek zrobił, musi wykonywać program. Program musi znajdować się w pamięci operacyjnej, do której ma bezpośredni dostęp procesor. Ale skąd tam ma się wziąć program, Wyjaśnijmy to.

Komputery posiadają kilka rodzajów pamięci operacyjnej:

RAM (ang. Random Access Memory) - pamięć o swobodnym dostępie, czyli taka, której zawartość można w dowolnym momencie zmieniać. Jest to pamięć, w której komputer przechowuje dane i programy. Pamięć ta musi być ciągle zasilana prądem elektrycznym. Jeśli wyłączysz komputer, zawartość pamięci RAM ulega wymazaniu. Po ponownym włączeniu komputera w pamięci RAM nie ma już poprzednich danych, trzeba je załadować ponownie z pamięci zewnętrznej, np. z dydku twardego. To dlatego jest tak ważne przy pracy z komputerem, aby co pewien czas zapisywać efekty swojej pracy na nośnik trwały (dysk twardy, pendrive). W przypadku awarii zasilania nie stracimy wszystkiego. Pamięć RAM nie nadaje się do przechowywania programu uruchamianego w momencie startu komputera.

ROM (ang. Read Only Memory) - pamięć tylko do odczytu. Zawartość tej pamięci komputer może jedynie odczytywać, nie może nic w niej zmieniać. Dane do pamięci ROM wpisywane są na etapie produkcji. Zaletą pamięci ROM jest to, iż po wyłączeniu zasilania nie traci swojej zawartości. Dlatego nadaje się doskonale na przechowywanie programu startowego. Gdy włączysz komputer, procesor może od razu zacząć wykonywać program startowy zawarty w ROM.

FLASH - pamięć zapisywalna, lecz nie tracąca swojej zawartości po wyłączeniu zasilania. W nowych komputerach pamięć ta zastępuje pamięć ROM. Możesz się zastanawiać, dlaczego w komputerze nie stosuje się tylko pamięci FLASH zamiast pamięci RAM. Powodów jest kilka. Po pierwsze pamięć ta jest dosyć droga i działa dużo wolniej od RAM. Po drugie każdy zapis nowych danych zużywa nieco strukturę pamięci FLASH i po kilku tysiącach zapisów pamięć nie nadaje się do dalszego użytku. Używanie FLASH zamiast ROM ma sens, ponieważ pamięć ROM zwykle nie ma dużej pojemności i nie zmienia się jej zawartości w trakcie normalnej pracy. FLASH oferuje natomiast możliwość wymiany programu startowego na inny lub nowszy. W przypadku ROM taka operacja wymagała wymiany całego układu pamięci na nowy, co wiązało się z koniecznością ingerencji do wnętrza komputera.

RAM podtrzymywana bateryjnie - komputery są wyposażane w układ zegara, który pracuje przez cały czas, nawet po wyłączeniu zasilania. Jest to możliwe, ponieważ zegar posiada własną baterię. Bateria ma trwałość około 10 lat. Układ zegara posiada niewielka pamięć RAM, w której komputer może zapisywać różne dane konfiguracyjne.

Program startowy znajduje się zatem w pamięci ROM lub FLASH twojego komputera. Do czego służy ten program? Program startowy testuje i uruchamia składniki komputera takie jak: karta graficzna (generuje obraz na monitorze), pamięć RAM, dyski twarde, karta sieciowa itp. Po inicjalizacji, jeśli wszystko działa, program startowy próbuje załadować z dysku twardego komputera (lub z karty pamięci w przypadku urządzeń bezdyskowych) inny program, który nazywa się systemem operacyjnym. System operacyjny przejmuje następnie kontrolę nad komputerem i pozwala użytkownikowi w wygodny sposób korzystać z jego zasobów. Wynika z tego, iż start komputera wygląda następująco:

Dlaczego tak? Czy nie możnaby wszystkiego umieścić w ROM/FLASH komputera? Możnaby i tak właśnie dawniej robiono. Np. wszystkie stare komputery domowe posiadały system operacyjny w pamięci stałej. Po włączeniu zasilania, komputer po krótkiej chwili był gotów do pracy. Jednak rozwiązanie to ma kilka wad. Współczesne komputery są bardzo skomplikowane i program je obsługujący również jest bardzo skomplikowany. Wymagałby pamięci o dużej pojemności. Co więcej, współczesne komputery mogą składać się z elementów produkowanych przez różne firmy i wymagających specyficznej obsługi. Trudno byłoby umieścić w pamięci ROM/FLASH wszystkie warianty oprogramowania. Dlatego zrezygnowano z tego i system operacyjny umieszczono w pamięci zewnętrznej, która ma bardzo dużą pojemność. W czasie startu komputer wczytuje tylko te składniki systemu, które są mu konieczne do obsługi urządzeń obecnych w komputerze. Reszta pozostaje w pamięci zewnętrznej i w razie konieczności może zostać załadowana do pamięci operacyjnej. Zwiększa to elastyczność systemu operacyjnego.

Niektóre urządzenia komputerowe (aparaty fotograficzne, kamery, drukarki) posiadają wbudowane systemy operacyjne jak za dawnych czasów. Po włączeniu są one od razu gotowe do pracy.

Opracowano bardzo wiele systemów operacyjnych. Na komputerach PC powszechnie stosuje się dwa podstawowe systemy operacyjne:

Windows 10 Linux Ubuntu

System Windows stosowany jest zwykle przez użytkowników domowych oraz w biurach. System Linux używany jest zwykle przez użytkowników bardziej zaawansowanych, ponieważ wymaga więcej umiejętności. Na innych urządzeniach komputerowych możesz spotkać inne systemy operacyjne:

Mac OS - komputery Apple Macintosh Android - tablety, smartfony, tvboxy, itp.

Jakie funkcje spełnia system operacyjny? Jest ich wiele. Jedną z nich jest organizowanie danych na dyskach. Dane są przechowywane w postaci plików, grupowanych w katalogach (folderach). Dzięki temu możesz szybko odnaleźć pożądany plik. W systemie Windows dostęp do danych na dyskach uzyskujesz poprzez aplikację Eksploratora Plików:

 

System operacyjny pozwala ci uruchamiać aplikacje, które masz zainstalowane w swoim komputerze:

System operacyjny daje ci dostęp do sieci, w której pracuje twój komputer.

System operacyjny pozwala na jednoczesne uruchomienie wielu programów, co zwiększa efektywność wykorzystania komputera.

W Windows programy mogą pracować w niezależnych oknach (stąd nazwa systemu: Windows po angielsku to okna). System operacyjny pozwala tym programom wymieniać dane, np. poprzez schowek.

System operacyjny udostępnia środowisko graficzne, dźwiękowe i sieciowe. Wymusza to jednolitość obsługi aplikacji - nie musisz wszystkiego uczyć się od nowa z każdym nowym programem. Wszystko to nazywa się nazywa się interfejsem użytkownika, czyli łączem pomiędzy fizycznymi składnikami komputera a użytkownikiem, który z nich korzysta.

Na początek:  podrozdziału   strony 

ĆWICZENIA

Instrukcja:

Uruchom notatnik.
W notatniku wpisz swoje imię, nazwisko i klasę.
Przekopiuj do notatnika poniższe pytania.
Pod każdym pytaniem wpisz krótką odpowiedź.
Plik notatnika zapisz w swoim katalogu ćwiczeniowym, który utworzyliśmy na pierwszej lekcji.
Uruchom aplikację Filezilla.
Zaloguj się na serwer 192.168.22.2 z nazwą użytkownika odpowiednią dla twojego stanowiska (s + dwucyfrowy numer stanowiska, np. s01, s02...).
Prześlij na serwer plik notatnika z katalogu ćwiczeniowego.

Ćwiczenie jest oceniane. Postaraj się je wykonać dobrze. Poniżej masz pytania:

Jaki procesor posiada twój komputer? (Użyj informacji o systemie)

Z jaką prędkością pracuje procesor w twoim komputerze? (Użyj informacji o systemie)

Ile pamięci RAM posiada twój komputer? (Użyj informacji o systemie)

Ile dysków logicznych posiada twój komputer? (Użyj Eksploratora Windows)

Jaką pojemność w bajtach ma dysk C twojego komputera? (W Eksploratorze Windows kliknij dysk C prawym przyciskiem myszki i wybierz z menu opcję Właściwości)

POWODZENIA.

Na początek:  podrozdziału   strony 

PODSUMOWANIE

Współczesny komputer składa się z trzech elementów:

Procesor wykonuje program, który składa się z ciągu instrukcji. Instrukcje te precyzyjnie określają sposób przetwarzania informacji w komputerze. Każda instrukcja jest słowem binarnym. Instrukcje procesora są dla ludzi nieczytelne.

Sekwencja startu systemu operacyjnego:

Na początek:  podrozdziału   strony 

Materiały uzupełniające

Na początek:  podrozdziału   strony 

Zespół Przedmiotowy
Chemii-Fizyki-Informatyki

w I Liceum Ogólnokształcącym
im. Kazimierza Brodzińskiego
w Tarnowie
ul. Piłsudskiego 4
©2019 mgr Jerzy Wałaszek

Materiały tylko do użytku dydaktycznego. Ich kopiowanie i powielanie jest dozwolone
pod warunkiem podania źródła oraz niepobierania za to pieniędzy.

Pytania proszę przesyłać na adres email: i-lo@eduinf.waw.pl

Serwis wykorzystuje pliki cookies. Jeśli nie chcesz ich otrzymywać, zablokuj je w swojej przeglądarce.
Informacje dodatkowe.