ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ КОМПЬЮТЕРОВ ТИПА IBM PC

Общие сведения о MS DOS

Операционные системы для персональных ЭВМ за время существования этого класса компьютеров с 1975 г. претерпели значительное развитие, сопровождавшееся увеличением разрядности персональных компьютеров (ПК) от 8 до 32, расширением возможностей, улучшением интерфейса с пользователем (табл.2.1).

Таблица 2.1 Некоторые типы ОС для персональных компьютеров

8-разрядные ОС сохраняют значение в качестве операционных систем простейших учебных и бытовых (игровых) компьютеров. Из-за ограниченного адресного пространства оперативной памяти (65 кбайт) серьезные профессиональные применения таких компьютеров невозможны.

16-разрядные IBM-совместимые компьютеры составляют значительную часть парка профессиональных персональных компьютеров в нашей стране. Самая распространенная ОС для этих компьютеров - однопользовательская однозадачная MS DOS (компании MicroSoft - сокращенно MS; DOS - английская аббревиатура названия «дисковая операционная система»). Первая версия этой ОС была создана одновременно с персональным компьютером IBM PC в 1981 г. и из внешних устройств поддерживала лишь накопители на гибких дисках с дискетами на 160 кбайт. Версия 2.0 связана с появлением модификации PC XT, поддерживала также накопители на жестких дисках до 10 Мбайт, древовидную файловую структуру. Популярная на протяжении ряда лет версия 3.3 (1987 г.) - для поддержки PC AT. Эта модификация ОС адресует 640 кбайт оперативной памяти, что в момент ее появления было прогрессивным моментом, а затем стало сдерживающим прогресс программного обеспечения фактором. Современные версии MS DOS преодолели ограничения на размер оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), имеют множество новых команд, содержат встроенные драйверы устройств, графическую оболочку, справочную систему и т.д.

Основные структурные компоненты MS DOS таковы:

Базовая система ввода-вывода (BIOS);

Системный загрузчик (SB);

Драйверы устройств (т.е. программы, поддерживающие их работу);

Базовый модуль;

Командный процессор (называемый также интерпретатором команд);

Утилиты DOS (вспомогательные программы).

Охарактеризуем коротко основные компоненты. BIOS хранится в ПЗУ. Эта программа написана непосредственно в машинных кодах; при включении компьютера она автоматически считывается в ОЗУ, запускается на исполнение и производит беглую проверку работоспособности основных устройств компьютера. Затем BIOS производит поиск на дисках программы запуска операционной системы (программыначальной загрузки ). BIOS имеет также функции поддержки стандартных периферийных устройств, прежде всего дисплея и клавиатуры.

Программа начальной загрузки, найденная BIOS-ом на диске, обращается последовательно к дисководам А, В и т.д. пока не найдет программу SB - системный загрузчик . Эта программа проверяет наличие на диске ядра операционной системы, состоящего из файлов с названиями ibmio.sys - файла расширения BIOS и command.com - командного процессора, загружает их в ОЗУ и запускает на исполнение первую из этих программ. Она дополнительно тестирует оборудование, осуществляет конфигурирование DOS (стандартное при отсутствии файла config.sys - файла конфигурации или нестандартное в соответствии с содержанием файла config.sys), подключает необходимые драйверы и т.д. Далее эта программа устанавливает некоторые указания о способах обработки прерываний (векторы прерываний) и передает управление базовому модулю DOS, который продолжает устанавливать правила обработки прерываний и после этого загружает в ОЗУ командный процессор и передает ему управление.

Пользователь, работающий с DOS без программ - оболочек или дополнительных интерфейсных систем, непосредственно общается с командным процессором. Режим работы - диалоговый, т.е. пользователь отдает команду, ОС выполняет и ждет следующей команды. Способ отдавать команды является достаточно архаичным - текст команды нужно просто набрать на клавиатуре, для чего большую часть команд надо помнить, а для редко встречающихся - пользоваться справочником (либо в виде книги, либо встроенным в DOS).

Командный процессор, будучи запущенным, вначале отыскивает и исполняет программу автозапуска (файл autoexec.bat), если она есть. Эта программа создается пользователем из команд DOS для того, чтобы произвести некоторые рутинные действия по созданию удобной для начала работы обстановки. Например, если при запуске компьютера вы получаете на экране панели Norton Commander, то лишь потому, что «автозапуск» этой программы предусмотрен тем, кто составлял файл autoexec.bat. Следующее действие командного процессора - выдача на экран приглашения пользователю вводить команду, выглядящее, например, так: С> (если DOS загружалась с диска С).

12 августа 1981 г. корпорация IBM объявила о выпуске нового аппаратно-программного комплекса - персонального компьютера IBM 5150
12 августа 1981 г. корпорация IBM объявила о выпуске нового аппаратно-программного комплекса - персонального компьютера IBM 5150 (позднее он получил название IBM PC). Никто тогда не знал, что именно эта дата станет точкой отсчета нового этапа в развитии вычислительной техники - эпохи персональных компьютеров, и данная модель будет отраслевым стандартом на многие годы.
Надо сказать, что IBM 5150 был отнюдь не первым компьютером для индивидуального применения. Уже несколько лет на рынке продавалась техника Apple, Altair и ряда других производителей. Да и сама IBM предпринимала попытки создания подобных устройств. Один из ее проектов по «перемещению вычислений в руки одного пользователя» под названием «SCAMP» (Special Computer, APL Machine Portable) стартовал еще в 1973 г., и его результат в виде IBM 5100 Portable Computer появился два года спустя. Двенадцать модификаций этого компьютера (с ОЗУ объемом от 16 до 64 Кбайт) продавались по цене от 9 до 20 тыс. долл.
ПК IBM 5150 был гораздо доступнее - в варианте с памятью 16 Кбайт (с возможностью расширения до 256 Кбайт) он стоил (в комплекте с принтером) всего 1565 долл.

Правда, у него не было жесткого диска, но можно было работать с 5-дюймовыми дискетами. Устройство было разработано в рекордно короткие сроки - в течение одного года командой из двенадцати человек во главе с Доном Эстриджем, который с тех пор известен как «отец IBM PC».
Почему же именно выпуск IBM 5150 стал точкой отсчета «эпохи ПК»? Примерно по той же причине, почему Христофор Колумб считается «первооткрывателем Америки». Ведь есть сведения, что некоторые мореплаватели из Европы раньше пересекали Атлантику. Но все они открывали Америку «для себя», а Колумб открыл ее для всего Старого Света.
Среди причин успеха IBM 5150 нужно назвать два основных момента.
Первый - фактор времени. В начале 80-х рынок созрел для широкого применения индивидуальных компьютеров (во многом благодаря пионерам, тем же Apple и Altair), а IBM удалось найти оптимальное сочетание «цена - функциональность», при которой ПК был одновременно и полезным для работы и вполне доступным по стоимости.
Второй - качественно новая бизнес-модель по созданию и продвижению нового устройства на рынок. Для того чтобы ускорить его проектирование, IBM впервые широко использовала принцип «аутсорсинга» для разработки отдельных элементов ПК. О двух таких компонентах IBM 5150 знают все - это 16-разрядный процессор Intel 8088 с тактовой частотой 4,77 МГц (модифицированная версия процессора 8086) и операционная система PC-DOS, которая представляла собой слегка доработанный вариант MicroSoft Disk Operating System 1.0, созданной молодой компанией из Сиэтла*. Но еще важнее было то, что машину построили на принципах «открытой архитектуры». Это означало, что другие фирмы могут производить совместимые ПК. Вот как это описывается в книге Ю. Л. Полунова «От абака до компьютера», изданной «Русской Редакцией» в 2004 г. (том II, с. 327):
«На презентации Эстридж сделал заявление, удивившее (если не сказать пострясшее) компьютерный мир. Вопреки своей традиционной «закрытости» корпорация объявила о намерении опубликовать техническое руководство с электрическими схемами и спецификациями ПК, а также исходные коды BIOS и диагностических программ: “Мы снабдим информацией существующую «коттеджную» индустрию, чтобы дать ей возможность разработки плат расширения, мы будем рады любым предложениям софтверных компаний”».
Так что IBM вполне можно считать идеологическим родоначальником концепции Open Source. Правда, поначалу сторонние производители могли это делать, приобретая у IBM лицензию на использование BIOS, но довольно скоро появились независимые разработки совместимых BIOS, и производство клонов ПК можно было выполнять без отчислений «Голубому гиганту».
Результатом сочетания этих двух моментов (удачное время выпуска и новая бизнес-модель) стал эффект цепной реакции (конкуренция производителей ведет к снижению цен - повышается спрос - расширяется число поставщиков - и т. д.), и IBM PC-совместимые компьютеры за несколько лет заполонили весь мир.
Главный же феномен ПК заключается в том, что впервые сложное техническое решение вышло из-под контроля компании-автора и стало развиваться под управлением никак не организованного ИТ-сообщества, состоящего из десятков тысяч больших и малых ИТ-компаний: производителей электронных компонентов, сборщиков компьютеров, разработчиков ПО. Поэтому, когда мы говорим, что ПК открыл новый этап развития вычислительной техники, речь идет не о каких-то технических решениях, а о реализации качественно новой бизнес-модели развития рынка высоких технологий, которую спустя 10-15 лет мы смогли наблюдать уже на других примерах - Интернет, Open Source.
Впрочем, у любого сообщества, даже самого вольного, должны быть лидеры. IBM продержалась в этой роли в отношении ПК недолго: уже к концу 80-х на ведущие позиции вышли два других участника проекта - Intel и Microsoft. Любопытно, что в 1981 г. Microsoft не имела статуса даже «младшего» партнера IBM, а Билла Гейтса не пригласили на официальную презентацию первого ПК. Ведь MS-DOS - это была лишь мизерная часть проекта, выполненная за смешную сумму в 80 тыс. долл. Правда, ее разработчики оставили себе права на развитие и продажу своей ОС другим производителям компьютеров.
Одна из легенд, связанных с историей создания IBM PC, гласит, что при выборе звучного имени для нового компьютера разработчики, подражая Apple, перебрали названия всех фруктов Флориды (здесь находилась лаборатория, выполнявшая проект). Но все же было решено назвать его просто PC, что лучше соответствовало строгому стилю IBM - ветерана и безусловного лидера ИТ-рынка. И они оказались правы: с тех пор термин ПК является не просто обозначением любого компьютера индивидуального назначения, а именем собственным вполне конкретного семейства, родоначальником которого был тот самый IBM 5150. Так что с технической точки зрения к категории ПК относятся, в том числе, и самые мощные серверы (в середине 90-х для их обозначения часто использовался именно такой термин - «PC-серверы»).

Наиболее известными зарубежными ПЭВМ являются модели ПЭВМ фирмы IBM различных поколений и классов (табл. 1).

Основные ветви развития ПЭВМ фирмы IBM, в рамках которых осуществлялась модификация моделей ПЭВМ, связанная в основном с увеличением емкости ОЗУ, НГМД и НМД, приведены в табл. 2, а характеристики моделей IBM PC/XT/AT - в табл. 3.

Таблица 1. Этапы разработки моделей ПЭВМ фирмы IBM.

Таблица 2. Развитие моделей IBM PC/XT/AT фирмы IBM.

IBM PC - первая ПЭВМ фирмы, базовая модель которой имеет ЦП, ОЗУ емкостью 64 Кбайт, которое можно расширить до 640 Кбайт, один-два НГМД, ПЗУ для хранения системного ПО (диагностическая программа и интерпретатор языка Бейсик), монитор (обычно монохромный), 5 портов ввода-вывода для различных функциональных расширений. В базовой модели через контроллер можно подключить внешний НМД емкостью 10 Мбайт. К IBM PC с помощью соответствующих контроллеров могут подключаться принтер, графопостроитель, коммуникационные средства.

IBM PC/XT в отличие от IBM PC включает встроенный в системный блок жесткий НМД (10 Мбайт), ОЗУ емкостью 128 Кбайт с расширением до 640 Кбайт, 8 портов для расширения конфигурации. К модели можно добавить второй НГМД и жесткий НМД.

IBM PC/AT выпускается в двух модификациях. Базовая модель включает в себя ОЗУ емкостью 256 Кбайт и НГМД емкостью 1,2 Мбайт. Расширенный вариант содержит ОЗУ емкостью 512 Кбайт, НГМД на 1,2 Мбайт, НМД на 20 Мбайт, 7 гнезд расширения. Оперативное ЗУ набирается отдельными модулями по 128 Кбайт и может быть расширено до 3 Мбайт. В качестве сопроцессора может быть использован МП 80287. В расширенной модели можно установить дополнительно НМД на 20 Мбайт, а также НГМД 2X720 Кбайт.

IBM PC XT/370 - комбинированный вариант IBM PC/XT с тремя дополнительными платами-расширителями, обеспечивающими эмуляцию системного терминала IBM 3277 с вычислительными ресурсами, системой команд и ОС системы IBM 370. В режиме работы IBM PC/XT сохраняются все характеристики аналогичной модели.

Интерфейсы расширения:

• первое установочное место - адаптер для дисплея/принтера, цветного дисплея;
• 2-8-е места - платы эмуляции терминала 3277, платы ОЗУ системы 370, платы процессора системы 370, платы дополнительных НМД, НГМД и двух адаптеров синхронного типа.

Модель IBM PC XT/370 работает со всеми языками программирования под управлением виртуальной ОС системы IBM 370. В режиме работы IBM PC/XT сохраняются все характеристики аналогичной модели.

Интерфейсы расширения:

• первое установочное место - адаптер для дисплея/принтера, цветного дисплея;
• 2 - 8-е места - платы эмуляции терминала 3277, платы ОЗУ системы 370, платы процессора системы 370, платы дополнительных НМД, НГМД и двух адаптеров синхронного типа.

Таблица 3. Развитие моделей IBM PC/XT/AT фирмы IBM.

Модель IBM PC XT/370 работает со всеми языками программирования под управлением виртуальной ОС системы IBM 370.

Среди других моделей ПЭВМ фирмы IBM следует отметить портативную IBM PC Convertable.

Существует большое число ПЭВМ, совместимых с моделями IBM PC/XT/AT(более 300 фирм). Эти модели, как правило, имеют более лучшие технические показатели, развитые конфигурации технических средств, более дешевы. Это объясняется высокими темпами прогресса (смена марок моделей в среднем в два года), а также большей гибкостью малых компаний на технические новшества. В основном модели этих фирм обладают лицензионной чистотой и не зависят от моделей IBM.

Среди многих фирм, обеспечивающих совместимость своих моделей с моделями фирмы IBM, наиболее известными являются традиционные поставщики ЭВМ: Compaq Computer, Olivetti, Commodore, AST.

Обычно персональные компьютеры IBM PC состоят из следующих частей (блоков):
- системного блока (в вертикальном или горизонтальном исполнении);
- монитора (дисплея) для изображения текстовой и графической информации;
- клавиатуры , позволяющей вводить различные символы в компьютер.
В компьютере самым главным блоком является системный, в нем располагаются все главные узлы компьютера. Системный блок ПЭВМ содержит ряд основных технических устройств, главными из которых являются: микропроцессор, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, блок питания и порты ввода-вывода, накопители.
Кроме того к системному блоку ПК можно подключить следующие устройства:
- принтер для вывода на печать текстовой и графической информации;
- манипулятор типа "мышь" - устройство, управляющее графическим курсором
- джойстик , используемый в основном в компьютерных играх;
- графопостроитель или плоттер - устройство для вывода чертежей на бумагу;
- сканер - устройство для считывания графической и текстовой информации;
- CD-ROM - устройство для чтения компакт-дисков, используется для воспроизведения движущихся изображений, текста и звука;
- модем - устройство обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть;
- стример - устройство для хранения данных на магнитной ленте;
- сетевой адаптер - устройство позволяющее компьютеру работать в локальной сети.
Основными узлами персонального компьютера являются следующие устройства: процессор, память (оперативная и внешняя), устройства подключения терминалов и передачи данных. Приведем описание различных устройств, входящих в компьютер или подключаемых к нему.
Микропроцессор
Микропроцессор - выполненная на одном кристалле большая интегральная схема (БИС), который является элементом для создания ЭВМ различного типа и назначения. Его можно запрограммировать на выполнение произвольной логической функции, а это означает, что меняя программы, можно заставить микропроцессор быть частью арифметического устройства или управлять вводом-выводом. К микропроцессору можно подключать память, устройства ввода-вывода.
В компьютерах типа IBM PC используются микропроцессоры фирмы Intel, а также совместимые с ними микропроцессоры других фирм.
Микропроцессоры отличаются друг от друга типом (моделью) и тактовой частотой (скоростью выполнения элементарных операций, даваемой в мегагерцах - МГц). Наиболее распространены модели фирмы Intel: 8088, 80286, 80386SX, 80386DX, 80486, Pentium и Pentium-Pro, Pentium-II, Pentium-III они приведены в порядке возрастания производительности и цены. Одинаковые модели могут иметь разную тактовую частоту - чем выше тактовая частота, тем выше производительность и цена.
Основные микропроцессоры Intel 8088, 80286, 80386, выпущенные ранее, не содержат специальных команд обработки чисел с плавающей точкой, поэтому для увеличения их быстродействия могут быть установлены, так называемые, математические сопроцессоры, увеличивающие производительность при обработке чисел с плавающей точкой.
Память
Оперативное запоминающее устройство или оперативная память (RAM - ОП), а также постоянное запоминающее устройство (ROM - ПЗУ) образуют внутреннюю память компьютера, к которой микропроцессор имеет непосредственный доступ при своей работе. Любая информация при обработке предварительно переписывается компьютером из внешней памяти (с магнитных дисков) в оперативную память. В ОП содержатся данные и программы, обрабатываемые в текущий момент работы компьютера. Информация в ОП поступает (копируется) из внешней памяти и после обработки вновь туда записывается. Информация в ОП содержится только в течение сеанса работы и при выключении ПЭВМ или аварийном сбое в электросети безвозвратно пропадает. В связи с этим, пользователь должен регулярно во время работы записывать информацию, подлежащую длительному хранению, из ОП на магнитные диски, чтобы избежать ее потери.
Чем больше объем ОП, тем выше вычислительная способность компьютера. Как известно, для определения объемов информации используется единица измерения 1 байт, которая представляет собой комбинацию из восьми битов (нулей и единиц). В этих единицах измерения объем информации, хранимой в ОП или на дискете, может быть написано как 360кб, 720кб или 1.2Мб. Здесь 1Кб = 1024 байт, а 1Мб (1 мегабайта 1 024Кб, в то время как на винчестере может размещаться 500Мб.1000Мб и более.
Для IBM PC ХТ объем ОН. как правило, составляет 640кб, для IBM PC AT - более I Мб, для старших моделей IBM PC - от 1 до 8 Мб, но бывает и 16, и 32 Мб и даже больше - память можно наращивать, добавляя микросхемы на главной плате компьютера.
В отличие от ОП, ПЗУ постоянно хранит одну и ту же информацию, и пользователь не может ее изменять, хотя имеет возможность считывать. Обычно объем ПЗУ невелик и составляет 32 - 64 Кб. В ПЗУ хранятся различные программы, которые записываются на заводе- изготовителе и предназначены в основном для инициализации компьютера при его включении.
Оперативная память емкостью в 1 Мб состоит обычно из двух частей: первые 640 Кб могут использоваться прикладной программой и операционной системой (ОС). Остальная память используется для служебных целей:
- для хранения части ОС, обеспечивающей тестирование компьютера, начальную загрузку ОС, а также выполнения основных низкоуровневых услуг ввода - вывода;
- для передачи изображений на экран;
- для хранения различных расширений ОС, которые появляются вместе с дополнительными устройствами компьютера.
Как правило, говоря об объеме памяти (ОП), имеют ввиду именно первую ее часть, и она порою бывает недостаточной для выполнения некоторых программ.
Эта проблема разрешается с помощью расширенной (extended) и дополнительной (expanded) памятей.
Микропроцессоры фирмы Intel 80286, 80386SX и 80486SX могут обращаться с ОП большего размера - 16 Мб, а 80386 и 80486 - 4Гб, однако MS DOS непосредственно не может работать с ОП более 640 Кб. Для доступа к добавочной ОП разработаны специальные программы (драйверы), позволяющие получать запрос от прикладной программы и переходящие в "защищенный режим" работы микропроцессора. Выполнив запрос, драйверы переключаются в обычный режим работы микропроцессора.
Cash
Кэш - это особая высокоскоростная память процессора. Она используется в качестве буфера для ускорения работы процессора с ОП. Кроме процессора ПК содержит:
- электронные схемы (контроллеры), управляющие работой различных устройств, входящих в компьютер (монитор, накопители, и т.д.);
- порты ввода и вывода, через которые процессор обменивается данными с внешними устройствами. Имеются специализированные порты, через которые происходит обмен данными с внутренними устройствами компьютера, и порты общего назначения, к которым могут присоединяться различные дополнительные внешние устройства (принтер, мышь и т.д.).
Порты общего назначения бывают двух видов: параллельные, обозначаемые LPT1 - LPT9 и асинхронные последовательные, обозначаемые СОM1 - СОМ4. Параллельные порты выполняют ввод и вывод быстрее, нежели последовательные, но и требуют большего числа проводов для обмена данными (порт для домена с принтером - параллельный, а порт для обмена с модемом через телефонную сеть - последовательный).
Графические адаптеры
Монитор или дисплей является обязательным периферийным устройством ПЭВМ и служит для отображения обрабатываемой информации из оперативной памяти компьютера.
По числу используемых цветов при представлении информации на экране дисплеи подразделяют на монохромные и цветные, а по виду выводимой на экран информации - на символьные (выводится только символьная информация) и графические (выводится как символьная, так и графическая информация). Видео ЭВМ состоит из двух частей: монитора и адаптера. Мы же видим только монитор, адаптер спрятан в корпус машины. В самом мониторе находится только электронно-лучевая трубка. Адаптер содержит логические схемы, выдающие видеосигнал. Электронный луч пробегает экран примерно за 1/50 долю секунды, но изображение меняется довольно редко. Поэтому видеосигнал, поступающий на экран, должен снова порождать (регенерировать) одно и то же изображение. Для его хранения в адаптере имеется видеопамять.
В символьном режиме на экран дисплея, как правило, одновременно выводится 25 строк по 80 символов на строке (всего 2000 символов - число символов стандартного машинописного листа), а в графическом режиме разрешающая способность экрана определяется характеристиками платы адаптера монитора - устройством его сопряжения с системным блоком.
Качество изображения на экране монитора зависит от типа применяемого графического адаптера.
Наиболее широко распространены адаптеры следующих типов: EGA, VGA и SVGA. В настоящее время довольно широко используются VGA и SVGA (SuperVGA). SVGA имеет очень высокую разрешающую способность. Ранее использовался адаптер CGA, но он уже не применяются на современных ЭВМ.
Адаптеры различаются "разрешающей способностью " (для графических режимов). Разрешение измеряется количеством строк и числом элементов в строке ("пиксель"), проще говоря, - точек в строке. Например, монитор с разрешающей способностью 720х348 отображает вертикальных 348 строк-точек по 720 точек в строке. Для издательских систем используются мониторы с 800х600 и 1024х768 разрешающей способностью. Такие мониторы весьма дороги.
Экраны бывают стандартного размера (14 дюймов), увеличенные (15 дюймов) и большие как телевизор (17, 20 и даже 21 дюйм - т.е. 54 см по диагонали), цветные (от 16 до нескольких десятков миллионов цветов) и монохромные.
Стандарт адаптера монитора определяет и число цветов в палитре цветных мониторов: CGA в графическом режиме имеет 4 цвета, EGA- 64 цвета, VGA - до 256 цветов, а SVGA - более миллиона цветов. В текстовом режиме все перечисленные стандарты позволяют воспроизводить 16 цветов.
Выбор того или иного типа монитора зависит от вида решаемой на ПЭВМ задачи. Например, если пользователь обрабатывает только текстовую информацию, то ему будет достаточен монохромный символьный монитор, если же он решает задачи (автоматизированного проектирования, то ему необходим цветной графический монитор. Однако для большинства приложений предпочтительными являются цветные графические мониторы и адаптеры.
Накопители на дисках
Накопители информации - неотъемлемая часть любой ЭВМ - часто называются внешними носителями информации или внешней памятью компьютера. Они предназначены для долговременного хранения объемной информации, при этом их содержимое не зависит от текущего состояния ПЭВМ. На внешних носителях хранятся любые данные и программы, поэтому здесь формируется и сохраняется библиотека данных пользователя.
Накопителями информации в персональных компьютерах являются накопители на магнитных дисках (НМД), в которых организован прямой доступ к информации. В последнее время для ПЭВМ появились накопители на магнитных лентах - стримеры, которые могут содержать очень большие объемы информации, но при этом организуют только последовательный доступ к ней. Однако, стримеры не заменяют собой накопители на магнитных дисках, а только дополняют их. Существует хватила НМД: накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) и накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД).
Накопители на жестком диске предназначены для постоянного хранения информации. На IBM PC с микропроцессором 80286 обычно емкость жесткого диска составляет от 20 до 40 Мб, с 80386 SX, DX и 80486SX - до 300 Мб, с 804S6DX до 500-600 Мб, с PENTIUM - более 2Гб.
Жесткий диск является несъемным магнитным диском, который защищен герметически закрытым корпусом и размещается внутри системного блока. Он может состоять из нескольких дисков, имеющих две магнитные поверхности в объединенных в один пакет.
Жесткий диск, в отличие от дискеты, позволяет хранить большие объемы информации, что дает большие возможности для пользователя.
В процессе работы с НЖМД пользователь должен знать, какие объемы памяти занимают данные и программы, хранимые на дисках, сколько имеется свободной памяти, контролировать заполнение памяти и рационально размещать в ней информацию. Наиболее распространены дискеты размером 5,25 и 3,5 дюйма.
Накопители на гибких дисках (НГМД) позволяют переносить информацию с одного компьютера на другой, хранить информацию, не используемую постоянно на компьютере, делать архивные копии информации, хранящейся на жестком диске. Гибкий диск (дискета) представляет собой тонкий диск, изготовленный из специального материала с нанесенным на его поверхность магнитным покрытием. На пластмассовом корпусе дискеты имеется прямоугольная прорезь зашиты записи, отверстие для контакта магнитного диска со считывающими головками дисковода и этикетка с параметрами дискеты.
Основным параметром дискеты является ее диаметр. В настоящее время существует два основных стандарта НГМД - дискеты с диаметром 3,5 и 5,25 дюйма (89 и 133 мм соответственно). Как правило, на IBM PC ХТ и IBM PC AT в основном используются дискеты с диаметром 5,25 дюйма, а на старших моделях IBM PC - дискеты с диаметром 3,5 дюйма.
Для записи и считывания информации дискета устанавливается в гнездо дисковода, которое располагается в системном блоке. В ПЭВМ возможно наличие как одного, так и двух дисководов. Так как дискета является съемным устройством, с ее помощью осуществляется не только хранение информации, но и перенос информации с одной ПЭВМ на другую.
Дискеты размером 5,25 дюйма, в зависимости от качества изготовления, могут размещать информацию объемом 360, 720 Кб или 1,2 Мб.
Определить максимальную емкость у дискет размером 3,5 дюйма можно по внешнему виду: у дискет емкостью 1,44 Мб имеется специальная прорезь в нижнем правом углу, а на дискетах емкостью 720 Кб ее нет. Эти дискеты заключены в жесткий пластмассовый корпус, что значительно повышает их надежность и долговечность. В связи с этим, на новых ЭВМ дискеты размером 3 ,5 дюйма вытесняют дискеты размером 5,25 дюйма.
Защита дискет от записи. На дискетах размером 5,25 дюйма имеется прорезь для защиты от записи. Если эту прорезь заклеить, то на дискету нельзя будет произвести запись. На дискетах 3,5 дюйма имеете прорези защиты от записи имеется специальный переключатель - защелка, разрешающая или запрещающая запись на дискету. Режим разрешения записи - отверстие закрыто, если же отверстие открыто, то запись запрещена.
Инициализация (форматирование) дискет. Дискету перед первым использованием необходимо специальным образом инициализировать (разметить).
Кроме обычных дисководов, в современных ЭВМ бывают специальные дисководы для лазерных компакт-дисков (CD-ROM), а также для магнитно-оптических дисков и дисков Бернулли.
CD-ROM - компакт-диски, многие объемные программные I полуюты для современных компьютеров выпускаются на таких дисках Дисководы CD - ROM различаются по скорости передачи информации - обычные, с двойной, учетверенной и т.д. скоростью. Современные 24 - 36 - скоростные дисководы работают практически со скоростью винчестера.
Обычный компакт-диск имеет объем более 600 Мб или 600 миллионов символов, но он предназначен только для воспроизведения информации и не позволяет записывать. Перезаписываемые компакт диски и соответствующие им дисководы уже имеются, но они очень дороги. В настоящее время на компакт-дисках продаются наборы великолепных по качеству фотографий, диски с видео клипами и фильмами. Наборы игр с разнообразной музыкой и звуковыми эффектами, компьютерные энциклопедии, обучающие программы - все это выпускается только на CD.
Принтеры и плоттеры
Принтер (печатающее устройство) предназначен для вывода текстовой и графической информации из оперативной памяти компьютера на бумажный носитель, при этом бумага может быть как листовая, так и рулонная.
Основным достоинством принтеров является возможность использования большого количества шрифтов, что позволяет создавать достаточно сложные документы. Шрифты различаются шириной и высотой букв, их наклоном, расстояниями между буквами и строками.
Для работы на принтере пользователь должен выбрать необходимый ему шрифт и установить параметры печати, чтобы согласовать ширину выводимого документа и размеры используемой бумаги. Исходя из этого, например, матричные принтеры имеют две модификации: принтеры с узкой кареткой (в ширину стандартного машинописного листа) и принтеры с широкой кареткой (в ширину, большую стандартного машинописного листа).
Необходимо помнить, что величина "компьютерного листа" (пространства, отводимого ПЭВМ пользователю для заполнения символьной информацией) значительно превышает размер экрана монитора и составляет сотни колонок и тысячи строк, что определяется объемом свободной оперативной памяти компьютера и используемым программным обеспечением. При выводе информации на принтер распечатывается содержимое всего компьютерного листа, а не только его части, видимой на экране монитора. Поэтому предварительно необходимо подготовленный к печати текст разбить на страницы, установив необходимую ширину текста исходя из вида шрифта и ширины бумаги.
Принтеры могут выводить графическую информацию и даже в цвете. Существуют сотни моделей принтеров. Они могут быть следующих типов: матричные, струйные, литерные, лазерные.
До последнего времени наиболее употребляемыми были матричные принтеры, печатающая головка которых содержит вертикальный ряд тонких металлических стержней (иголок). Головка движется вдоль печатаемой строки, а стержни в нужный момент ударяют по бумаге через красящую ленту. Это и обеспечивает формирование на бумаге изображения. Дешевые принтеры используют головки с 9 стержнями, качество печати довольно посредственное, что можно улучшить с помощью нескольких проходов. Более качественна и достаточна скорость печати у принтеров с 24 или 48 стержнями. Скорость печати - от 10 до 60 секунд на страницу. При выборе принтера обычно интересуются возможностью печати русских и казахских букв. При этом возможно:
- шрифты казахских и русских букв могут быть встроенными в принтер. В этом случае после включения принтер сразу готов к печати текстов на казахском и русском языке. Если коды казахских и русских букв такие же как в компьютере, то тексты можно печатать командами DOS PRINT или СОРY Если же коды не совпадают, то приходится использовать драйверы перекодировки.
- шрифты казахских и русских букв отсутствуют в ПЗУ принтера. Тогда перед печатью текстов необходимо загрузить драйвер загрузки шрифтов букв. При выключении принтера они исчезают из памяти.
Матричные принтеры просты в эксплуатации, имеют наименьшую стоимость, но довольно низкую производительность и качество печати, особенно при выводе графических данных.
Струйные принтеры изображение формируют микро каплями специальных чернил. Они более дороги, чем матричные принтеры и требуют тщательного ухода. Работают они бесшумно, имеют очень много встроенных шрифтов, но при этом очень чувствительны к качеству бумаги - Качество и производительность струйных принтеров выше, чем у матричных. Одними из недостатков являются: довольно высокий расход чернил и неустойчивость к влаге печатных документов.
Лазерные принтеры обеспечивают наилучшее качество печати, используют принцип ксерографии - изображение переносится на бумагу со специального барабана, к которому электрически притягиваются частички краски. Отличие от ксерографического аппарата - печатающий барабан электризуется с помощью.-лазерного луча по командам из машины. Разрешающая способность этих принтеров от 300 до 1200 точек на дюйм. Скорость печати от 3 до 15 секунд на страницу при выводе текста. Лазерные принтеры обладают наилучшим качеством печати и производительностью, но наиболее дорогие из рассмотренных типов принтеров.
Плоттер (графопостроитель) также служит для вывода информации на бумажный носитель и, в основном, используется для вывода графической информации. Графопостроители широко применяются при автоматизации проектирования, когда необходимо получать чертежи разрабатываемых изделий. Плоттеры разделяют на одноцветные и цветные, а также - по качеству вывода информации на печать.
Устройства ввода информации в компьютер
Клавиатура - основным устройством ввода информации в компьютер пока остается клавиатура, с помощью нее можно вводить текстовую информацию, задавать команды компьютеру. Более подробно с возможностью клавиатуры мы познакомимся на следующем уроке.
Мышь вместе с клавиатурой предназначен для управления компьютером. Это отдельное небольшое устройство с двумя или тремя кнопками, которое пользователь перемещает по горизонтальной поверхности рабочего стола, нажимая при необходимости соответствующие клавиши для выполнения тех или иных операций.
Сканер позволяет вводить в компьютер с листа бумаги любой вид информации, при этом процедура ввода проста, удобна и достаточно быстра.
Дополнительные устройства
Модемы (модулятор-демодулятор) служат для передачи данных между компьютерами и они различаются в основном по скорости передачи информации. Скорости модемов сегодня меняются от 2400 бит/ сек до 25000 тыс. бит/сек. Они поддерживают определенные стандарты процедур обмена данными (протоколы). При подключении к какой-то компьютерной сети (InterNet, Relcom, FidoNet и т.п.) или для использования электронной почты модем является самым необходимым устройством.
Имеются еще факс-модемы, объединяющие в себе функции модема с аппаратом факсимильной связи. Пользуясь факс-модемом, можно посылать текстовую информацию не только на компьютер своего абонента, .но и на простой факсовый аппарат и, соответственно, получать ее. Факс-модемы несколько дороже модемов, но возможности их шире.
Сейчас часто говорят о мультимедийных возможностях ЭВМ. Мультимедиа - это современный метод отображения информации, основанный на использовании текстовых, графических и звуковых возможностей ЭВМ, т.е. это комбинированное использование изображения, звука, текста, музыки и анимации для более лучшего отображения данных на экране. Компьютер с такими возможностями должен иметь звуковую карту и дисковод CD-ROM, которые обеспечивают воспроизведение цветовых гамм, фонограмм и видеофильмов с обычного компакт-диска. Мультимедийные ЭВМ могут содержать еще и специальную видеоплату для подключения видеокамеры, видеомагнитофона и устройства приема телевизионных сигналов.

Контрольные вопросы

1. Перечислите основные компоненты ПК и дополнительные устройства.
2. Какие принтеры используются при работе ПК?
3. Какие видеоадаптеры вы знаете? Чем отличается дисплей от видеоадаптера?
4. Какие дискеты используются на вашем компьютере?
5. Что такое модем и для чего он предназначен?

IBM - крупная корпорация, сегодня занимающаяся разработкой и поставкой программного обеспечения и других высокотехнологичных продуктов. За свою более чем 100-летнюю историю она принесла на рынок много новинок. Именно благодаря IBM компьютеры появились практически в каждом доме.

Начало

IBM появилась в то время, когда персональный компьютер было даже сложно себе представить. В 1896 году ее основал Название компания тогда получила TMC и занималась производством счетно-аналитических машин, которые продавались главным образом правительственным организациям.

В начале своей истории компания получила огромный заказ от Министерства статистики, и благодаря этому сразу заняла существенную позицию на рынке. Впрочем, основателю и владельцу по причине проблем со здоровьем все же пришлось продать фирму известному финансовому гению Чарльзу Флинту. Миллионер заплатил за компанию огромную по тем временам сумму в 2,3 млрд. долларов.

Появление IBM

Получив контроль над компанией TMC, Чарльз Флинт незамедлительно начал ее объединение с другими активами, например, ITRC и CSC. В результате был создан прообраз современного «голубого гиганта» - корпорация CTR.

Образованная компания занялась выпуском самого разнообразного оборудования, соответствующего тому времени. Среди него были весы, системы учета рабочего времени и, самое главное, перфокартное оборудование. Именно последнее сыграло большую роль при переходе компании на производство компьютеров.

Впервые бренд IBM появился в 1917 году на канадском рынке. Именно так компания решила показать, что стала международной корпорацией. После достаточного успеха нового названия американское подразделение в 1924 году также сменило название на IBM.

Несколько следующих лет компания активно продолжает совершенствовать собственные технологии, создав новый тип перфокарт с названием IBM Card. Также корпорация вновь получает доступ к большим государственным заказам, что позволяет ей практически не проводить сокращения даже в период Великой депрессии.

IBM и Вторая мировая война

Компания IBM достаточно активно сотрудничала с фашистским режимом в Германии. В 1933 году после на территории Германии корпорация даже запустила собственный завод. Впрочем, компания, как и большинство других американских фирм, заявляет только о продаже машин и не считает это поддержкой режима.

На территории США в годы войны корпорация большей частью занималась снабжением фронта по государственному заказу. Она занялась производством прицелов для метания бомб, винтовок, деталей моторов и других необходимых военным товаров. При этом глава корпорации тогда установил номинальный размер прибыли в 1%, который отправлялся не акционерам, а на нужды фондов помощи.

Начало эры компьютеров

Первый IBM-компьютер был выпущен в 1941-1943 годах и получил название «Марк-I». Весила машина внушительные 4,5 тонны. После проведения тестирования ее официальный запуск состоялся только в 1944 году, после переноса в Гарвардский Университет.

Фактически «Марк-I» был очень сильно усовершенствованным арифмометром, но за счет автоматизации и возможности программирования он является первой электронной вычислительной машиной.

Сотрудничество международной корпорации и главного разработчика оказалось крайне неудачным. IBM-компьютеры продолжила разрабатывать уже без него. В результате в 1952 году компания выпустила первую ламповую ЭВМ.

В конце 1950 были созданы первые IBM-компьютеры на основе транзисторов. Именно благодаря этому усовершенствованию удалось повысить надежность вычислительных машин и создать на их основе первую систему обороны от ракетного удара. В это же время появляется первый серийный компьютер IBM с жестким диском. Правда, накопитель, показанный советскому лидеру в 1958 году, занимал два больших шкафа и был объемом 5 Мбайт. Цены IBM на него установила тоже немаленькие. Первый прообраз жесткого диска стоил около 50 000 долларов США по ценам того времени. Но это было только начало.

Первое появление IBM System

В 1964 году были представлены новые IBM-компьютеры. Они значительно изменились и задали стандарты на много лет вперед. Семейство получило название IBM System/360. Это были первые машины, которые позволяли постепенно наращивать вычислительную мощность за счет смены модели и при этом не менять программного обеспечения. Именно в этих мэйнфреймах впервые стала применяться технология микрокода.

Созданные IBM компьютеры получили очень удачную архитектуру, которая стала фактическим стандартом на многие годы. И сегодня серия System Z, которая является логическим продолжением линейки System/360, применяется очень активно.

Первый ПК

В IBM персональные компьютеры не рассматривали как перспективный рынок. Однако в 1976 году представили первую настольную ЭВМ серии IBM 5100. Она предназначалась больше для инженеров и мало подходила для офисной работы или персонального использования.

Первый массовый персональный компьютер «голубой гигант» представил только в 1981 году. Собственно говоря, в компании не особо надеялись на его успех. Именно поэтому большинство его составляющих приобрели у других компаний. Новая ЭВМ была включена в семейство IBM 5150 и получила наименование PC.

Популярность IBM PC

Новый процессор от компании Intel потребовал и которую очень удачно предложила молодая компания, основанная Биллом Гейтсом.

Самым главным фактором, принесшим популярность PC, стала открытость архитектуры. В корпорации впервые отказались от многолетних принципов и не стали лицензировать применявшиеся комплектующие или BIOS. Это позволило множеству сторонних фирм на основе опубликованных спецификаций быстренько наладить сборку «клонов».

Открытая архитектура обеспечивала и другие преимущества, такие, как возможность ремонта и самостоятельной модернизации ЭВМ. В дальнейшем это дало развитие персональным компьютерам.

Впрочем, сама IBM на рынок домашних компьютеров практически не попала. Первоначальная модель IBM PC была достаточно дорогой. Плюс к этому базовому комплекту требовалось приобрести контроллер гибких дисков и сами накопители. Конкуренты на этом фоне выглядели более перспективно.

Тем не менее, компания попробовала запускать ряд моделей и для домашних пользователей. Одна из них под названием IBM PCjr вошла в число 25 худших компьютерных устройств. Но производство этой модели было быстро прекращено.

В бизнес-сегменте IBM традиционно чувствовали себя превосходно, в том числе и на рынке персональных ЭВМ. Это достигалось высокой узнаваемостью бренда, продуманным маркетингом. Результатом успеха стало появление машин IBM PC/XT и IBM PC/AT.

Первый ноутбук

Несмотря на достаточное плохое изначальное отношение к персональным компьютерам, гигант был вынужден задуматься. Прежде всего, на это повлиял ошеломляющий успех IBM PC. К слову, полугодовой план продаж первого персонального компьютера был выполнен менее чем за 30 дней.

IBM Convertible поступил в продажу в начале 1986 года и, несмотря на достаточно скромные характеристики, производился до 1991 года. Из новшеств это устройство было первым ПК от гигантской корпорации снабжено 3,5” дисководом.

90-е годы

К 90-м годам гигантская корпорация стремительно теряла позиции на рынке персональных компьютеров, но долгое время продолжала выпускать новые модели стационарных и мобильных ЭВМ.

Сначала в 1990 году компания IBM представила на рынок новый компьютер, имеющий совершенно новую архитектуру и несовместимый по аппаратной и программной части с прошлыми поколениями.

Новый компьютер получил современную шину передачи данных, а многие компоненты изменили таким способом, что воспроизвести их небольшими компаниями из Азии было практически невозможно по технологическим и лицензионным причинам. Но архитектура оказалась провальной. Хотя некоторое новшества, примененные в этих ПК, просуществовали достаточно долго, например, разъемы для мыши и клавиатуры PS/2 иногда используется даже в современных машинах.

Одновременно компания производила серию ЭВМ, совместимых с прошлым поколением под названием PS/1, а позднее - Aptiva.

Это были последние персональные компьютеры, производимые «голубым гигантом». К 1996-1997 году производство машин для этого сегмента рынка было свернуто.

2000-е и окончательный уход с рынка ПК

Компания IBM, несмотря на прекращение разработки и производства стационарных ПК, продолжала выпускать и достаточно успешно продавать на рынке ноутбуки. Некоторые пользователи даже продолжали считать компьютеры производства IBM эталонами.

В 2004 году корпорация приняла непростое решение, в результате весь бизнес по производству персональных ЭВМ и ноутбуков был продан китайской компании Lenovo. Сама компания сосредоточилась на гораздо более интересном для гиганта рынке серверов и услуг поддержки. Несколько позднее IBM продала и другие подразделения, связывающие ее с производством ПК, например, занимавшийся выпуском жестких дисков отдел перешел под контроль HITACHI.

Многолетняя история IBM позволила компании накопить огромный опыт в создании компьютерной техники и программного обеспечения. Сегодня, даже несмотря на уход с рынка ПК, компания оказывает достаточно сильное влияние на развитие всей отрасли.