Форма отчета по лабораторной работе

Список литературы

1. Рыбалов Б.А. Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Компьютерная и офисная техника» для студентов, обучающихся по направлению подготовки : 081100.62 «Государственное и муниципальное управление» [Электронный ресурс] // ТУСУР. Кафедра АОИ: [сайт]. [2010]. — 2011. — URL:

http://aoi.tusur.ru/upload/methodical_materials/kot_lab_2011_T_file__64_7160.pdf

2. Информатика. Базовый курс: Учебник для вузов /С.В. Симонович [и др.]; ред.: С.В. Симонович. - 2-е изд. - СПб. : Питер, 2007. - 639с. (Учебник для вузов) (300 лучших учебников для высшей школы) ISBN 5-94723-752-0 (32 экз. в библиотеке ТУСУРа).

3. Лаборатория электронных средств обучения (ЛЭСО). Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики (СибГУТИ). Методические указания. http://www.labfor.ru/.

Приложение 1

Глоссарий

API – интерфейс программирования приложений (прикладного программирования) – набор готовых классов, процедур, функций, структур и констант, предоставляемых приложением (библиотекой, сервисом) для использования во внешних программных продуктах. Используется программистами для написания всевозможных приложений.

ACPI – усовершенствованный интерфейс конфигурации и управления питанием) – открытый промышленный стандарт, разработанный совместно компаниями HP, Intel, Microsoft, Phoenix и Toshiba, который определяет общий интерфейс для обнаружения аппаратного обеспечения, управления питанием и конфигурации материнской платы и устройств. Задача ACPI – обеспечить взаимодействие между операционной системой, аппаратным обеспечением и BIOS материнской платы.

BIOS (basic input/output system — «базовая система ввода-вывода») – реализованная в виде микропрограмм часть системного программного обеспечения, которая предназначается для обеспечения операционной системы API доступа к аппаратуре компьютера и подключенным к нему устройствам. В PC-совместимых компьютерах, термином BIOS принято называть FirmWare компьютера – набор встроенных программ для старта, проверки, настройки устройств и загрузки ОС, записанных в ПЗУ (ROM) компьютера.

Байт (byte) – единица хранения и обработки цифровой информации. В современных вычислительных системах байт считается равным восьми битам, в этом случае он может принимать одно из 256 (2⁸) различных значений (состояний, кодов).

Бит (binary digit; также игра слов: bit – немного) – минимальная единица измерения ёмкости запоминающих устройств, объёма данных и количества информации.

Триггер – класс электронных устройств, обладающих способностью длительно находиться в одном из двух устойчивых состояний и чередовать их под воздействием внешних сигналов.

Каждое состояние триггера легко распознаётся по значению выходного напряжения. По характеру действия триггеры относятся к импульсным устройствам – их активные элементы (транзисторы, лампы) работают в ключевом режиме, а смена состояний длится очень короткое время.

Отличительной особенностью триггера как функционального устройства является свойство запоминания двоичной информации.

Под памятью триггера подразумевают способность оставаться в одном из двух состояний и после прекращения действия переключающего сигнала. Приняв одно из состояний за «1», а другое за «0», можно считать, что триггер хранит (помнит) один разряд числа, записанного в двоичном коде.

При изготовлении триггеров применяются преимущественно полупроводниковые приборы (обычно биполярные и полевые транзисторы), а в прошлом – электромагнитные реле, электронные лампы.

Транзистор (transistor) – полупроводниковый триод – радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала с тремя выводами, позволяющий входным сигналам управлять током в электрической цепи. Используется для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов.

Управление током в выходной цепи осуществляется за счёт изменения входного напряжения или тока. Небольшое изменение входных величин приводит к существенно большему изменению выходного напряжения и тока. Это усилительное свойство транзисторов используется в аналоговой технике (аналоговые ТВ, радио, связь и т. п.). В настоящее время в аналоговой технике доминируют биполярные транзисторы (БТ).

Другой важнейшей отраслью электроники является цифровая техника (логика, память, процессоры, компьютеры, цифровая связь и т.п.), где, напротив, биполярные транзисторы почти полностью вытеснены полевыми – (металл-оксид-полупроводник)-транзисторах (МОПТ), как более экономичных, по сравнению с БТ, элементах.

Транзисторы изготавливаются в рамках интегральной технологии на одном кремниевом кристалле (чипе) и составляют элементарный «кирпичик» для построения микросхем логики, памяти, процессора и т.п. Размеры современных МОПТ составляют от 90 до 22 нм.

Разгон, оверклокинг (от англ. overclocking) — повышение быстродействия компонентов компьютера за счёт эксплуатации их в форсированных (нештатных) режимах работ.

Для повышения быстродействия процессоров (как центрального, так и графического), разгон сводится к повышению тактовой частоты, а для повышения быстродействия памяти (видеопамяти) – к повышению тактовой частоты и понижению таймингов. Для повышения частоты работы процессоров и памяти используются как встроенные функции BIOS, так и программные средства. В большинстве случаев рост тактовой частоты центрального и графического процессоров, а также модулей памяти сопровождается увеличением рассеиваемой мощности, что приводит к росту температуры разогнанных компонентов. Этому явлению способствует также часто применяемое для повышения стабильности разогнанных компонентов увеличение питающего напряжения.

Таким образом, разгон является одной из причин преждевременного выхода компьютерного оборудования из строя, когда пользователь эксплуатирует аппаратное обеспечение ПК в форсированном режиме на свой страх и риск. Опасности разгона в большинстве случаев можно преодолеть, используя качественные системы охлаждения, наращивая частоту медленно и с постоянным контролем стабильности.

Такт процессора или ядра процессора – промежуток времени между началами подачи двух последовательных импульсов специальной микросхемой – генератором тактовой частоты, синхронизующим работу узлов ПК. На выполнение процессором каждой операции отводится определенное количество тактов. Чем больше частота, тем больше операций в секунду выполняет процессор. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц) и гигагерцах (ГГц). 1 МГц = 1 млн. тактов в секунду.

Тактовая частота – частота синхронизирующих импульсов синхронной электронной схемы, то есть количество синхронизирующих тактов, поступающих извне на вход схемы за одну секунду. В самом первом приближении тактовая частота характеризует производительность подсистемы (процессора, памяти и пр.), то есть количество выполняемых операций в секунду.

Генератор тактовой частоты (генератор тактовых импульсов) генерирует электрические импульсы заданной частоты (обычно прямоугольной формы) для синхронизации различных процессов в цифровых устройствах – ЭВМ, электронных часах и таймерах, микропроцессорной и другой цифровой технике. В микропроцессорной технике один тактовый импульс, как правило, соответствует одной атомарной операции. Обработка одной инструкции может производиться за один или несколько тактов работы микропроцессора, в зависимости от архитектуры и типа инструкции. Частота тактовых импульсов определяет скорость вычислений.

Компьютерная шина (computer bus) – двунаправленный универсальный коммутатор, в архитектуре компьютера – подсистема, которая передаёт данные между функциональными блоками компьютера. Обычно шина управляется драйвером. В отличие от связи точка-точка, к шине можно подключить несколько устройств по одному набору проводников. Каждая шина определяет свой набор коннекторов (соединений) для физического подключения устройств, карт и кабелей.

FSB (Front Side Bus) – системная шина (магистраль), связывающая процессор с чипсетом.

Как правило, современный персональный компьютер устроен следующим образом: микропроцессор через FSB подключается к системному контроллеру – «северному мосту», который имеет в своём составе контроллер ОЗУ и контроллеры шин, к которым подключаются периферийные устройства.

К северному мосту подключаются наиболее производительные периферийные устройства, например, видеокарты с шиной PCI-Express 16x, а менее производительные устройства (микросхема BIOS'а, устройства с шиной PCI) подключаются к «южному мосту», который соединяется с северным мостом специальной шиной (в старых моделях – PCI, в более современных - DMI). Набор из «южного» и «северного» мостов называют набором системной логики, но чаще применяется калька с английского языка «чипсет» (англ. chipset).

DMI (Direct Media Interface) – последовательная шина, разработанная Intel для подсоединения южного моста материнской платы (ICH) к северному мосту (МСH). Магистраль DMI в некоторых современных процессорах используется для подсоединения чипсета к процессору (для Core i3, Core i5 и некоторых серий Core i7).

DMI (Desktop Management Interface) – интерфейс программирования приложений API, позволяющий программному обеспечению собирать данные о характеристиках компьютера. Данный интерфейс позволяет пользователю получить информацию об аппаратном обеспечении ПК.

HT (HyperTransport) – двунаправленная последовательно/параллельная компьютерная шина с высокой пропускной способностью и малыми задержками. Используется компаниями AMD и Transmeta в x86-процессорах; nVidia, VIA, SiS, AMD, Apple Computer и HP – в наборах системной логики для ПК; HP, Sun Microsystems, IBM – в серверах; Cray, Newisys и PathScale – в суперкомпьютерах, а также Cisco Systems – в маршрутизаторах.

QPB (Quad-Pumped Bus) – 64-битная процессорная шина обеспечивает связь процессоров Intel с северным мостом чипсета. Характерной ее особенностью является передача четырех блоков данных (и двух адресов) за такт. Таким образом, для частоты FSB, равной 200 МГц, эффективная частота передачи данных будет эквивалентна 800 МГц (4 х 200 МГц).

HDMI (High-Definition Multimedia Interface) – интерфейс для мультимедиа высокой чёткости, позволяющий передавать цифровые видеоданные высокого разрешения и многоканальные цифровые аудиосигналы с защитой от копирования.

Северный мост (northbridge) – MCH (Memory Controller Hub) – контроллер-концентратор памяти – обеспечивает взаимодействие центрального процессора (ЦП) с памятью и видеоадаптером (PCI Express). В новых чипсетах часто имеется интегрированная видеоподсистема, т.е. контроллер памяти может быть интегрирован в процессор (Athlon64, Athlon II, Core i7/i5/i3).

Южный мост (southbridge) ICH – контроллер-концентратор ввода-вывода – обеспечивает взаимодействие между ЦП и жестким диском, картами PCI, интерфейсами IDE, SATA, USB и пр. Реже южный мост включает в себя поддержку клавиатуры, мыши и последовательных (COM) портов, но обычно эти устройства подключаются с помощью другого устройства — Super I/O (контроллера ввода-вывода).

PCI – шина ввода/вывода для подключения периферийных устройств к материнской плате компьютера. Разрядность шины – 32 или 64 бита. В настоящее время практически вытеснена из компьютерной техники шиной PCI-Express.

PCI-Express (PCIe, PCI-E) – компьютерная шина, использующая программную модель шины PCI и высокопроизводительный физический протокол, основанный на последовательной передаче данных.

LPT (IEEE-1284) – международный стандарт параллельного интерфейса для подключения периферийных устройств персонального компьютера.

В основном используется для подключения к компьютеру принтера, сканера и других внешних устройств (например, устройств хранения данных), однако может применяться и для других целей (организация связи между двумя компьютерами, подключение каких-либо механизмов телесигнализации и телеуправления).

В настоящее время стандарт IEEE-1284 не развивается. Окончательная стандартизация параллельного порта совпала с началом внедрения интерфейса USB, который позволяет подключать также и комбинированные аппараты (сканер-принтер-копир) и обеспечивает более высокую скорость печати и надёжную работу принтера. Также, альтернативой параллельному интерфейсу является сетевой интерфейс Ethernet.

COM-port – последовательный порт (серийный порт или COM-порт) – двунаправленный последовательный интерфейс, предназначенный для обмена битовой информацией (обозначается как СОМ1– СОМ3).

Последовательным данный порт называется потому, что информация через него передаётся по одному биту, бит за битом (в отличие от параллельного порта). Хотя некоторые другие интерфейсы компьютера – такие как Ethernet, FireWire и USB – также используют последовательный способ обмена, название «последовательный порт» закрепилось за портом, имеющим стандарт RS-232C (интерфейс передачи информации между двумя устройствами на расстоянии до 15 метров). Ранее COM-порт использовался для подключения терминала, позже – для модема или мыши. Сейчас он чаще всего используется для соединения с источниками бесперебойного питания.

PS/2 – асинхронные последовательные порты для подключения клавиатуры и манипулятора мышь. Сейчас большинство компьютерных мышей и клавиатур имеют разъем USB, а некоторые современные материнские платы (особенно миниатюрных форм-факторов) не имеют разъема PS/2. Современные ноутбуки также не имеют разъемов PS/2 и для подключения мыши или внешней клавиатуры используется USB.

Gameport/MIDI-port – игровой порт – разъем ввода/вывода для игровых устройств (джойстика) или музыкального синтезатора.

QPI (QuickPath Interconnect) – последовательная шина типа точка-точка для соединения процессоров между собой и с чипсетом, разработанная фирмой Intel. QPI создавался в ответ на разработанную ранее фирмой AMD шину HyperTransport. Используется в топовых процессорах Intel Core i7 и некоторых Core i5.

SPD (Serial Presence Detect) – небольшой чип, находящийся на модуле памяти и хранящий некоторые его параметры (рабочее напряжение, число банков, тип, емкость, время доступа и т.д.). Информация записывается в микросхемы EEPROM, позволяющие запоминать 2048 бит информации.

USB (Universal Serial Bus – «универсальная последовательная шина») – последовательный интерфейс передачи данных для периферийных устройств в вычислительной технике. Для подключения устройств к шине USB используется четырёхпроводный кабель, при этом два провода (витая пара) используются для приёма и передачи данных, а два провода – для питания периферийного устройства. Благодаря встроенным линиям питания USB позволяет подключать периферийные устройства без собственного источника питания.

VGA (Video Graphics Array) – выход контроллера графического адаптера (видеокарты) для подключения монитора.

iRDA – инфракрасные порты, предназначены для беспроводного подключения карманных или блокнотных ПК или сотового телефона к настольному компьютеру. Связь обеспечивается при условии прямой видимости, дальность передачи данных не более 1 м. Если в ПК нет встроенного iRDA адаптера, то он может быть выполнен в виде дополнительного внешнего устройства (USB iRDA адаптера), подключаемого через USB-порт.

Чипсет (chip set) – набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора каких-либо функций. В компьютерах чипсет выполняет роль связующего компонента, обеспечивающего совместное функционирование подсистем памяти, ЦПУ, ввода-вывода и других. Чипсеты встречаются и в других устройствах, например, в радиоблоках сотовых телефонов. Чипсет состоит из двух основных микросхем (иногда они объединяются в один чип) «северный мост» и «южный мост».

Реальная частота – это физическая частота, на которой работает чип (частота, на которой передаются данные – т.е. частота тактового генератора).

Эффективная частота – это реальная частота, умноженная на число бит, которые передаются за один такт (скорость потока бит в секунду). Если за один такт передается два бита данных, то эффективная частота будет в два раза больше реальной.   Эффективная частота может быть в 2 раза больше (двухпроходная) или в 4 раза больше (четырёхпроходная) и т.д. Например, современная видеопамять GDDR5 обычно работает в 4 прохода за такт. Соответственно: 1000 МГц реальная – 4000 МГц – эффективная частота.

Множитель процессора (коэффициент умножения) – это число, на которое умножается частота системной шины. В результате получаем реальную (внутреннюю) частоту процессора. Значение коэффициента умножения процессора, на основании которого производится расчет конечной тактовой частоты процессора. Тактовая частота процессора вычисляется как произведение частоты шины (FSB) на коэффициент умножения.

Например, частота шины (FSB) составляет 533 MHz, а коэффициент умножения – 4.5, получаем: 533*4.5= 2398,5 MHz. Это и будет тактовой частотой работы процессора.

Тайминг (или латентность) – временная задержка между отдельными операциями, производимыми контроллером при обращении к памяти.

Если рассмотреть состав памяти, получим следующее. Всё пространство памяти представлено в виде ячеек (прямоугольники), которые состоят из определённого количества строк и столбцов. Один такой «прямоугольник» называется страницей, а совокупность страниц называется банком.

Для обращения к ячейке, контроллер задаёт номер банка, номер страницы в нём, номер строки и номер столбца, на все запросы тратится время, помимо этого довольно большая затрата уходит на открытие и закрытие банка после самой операции чтения/записи. На каждое действие требуется время, оно и называется таймингом. Тайминги для краткости записывают в виде: «2-2-2» (пример). Это записанные по порядку следующие параметры: CAS Latency, RAS to CAS Delay и RAS Precharge Time. Они могут принимать значения от 2 до 9. Например, тайминг «CAS Latency» – это задержка между командой чтения и доступностью к чтению первого слова.

От таймингов в значительной степени зависит пропускная способность участка «процессор-память» и, как следствие, быстродействие основных компонентов системы.

Пример из практики: система с памятью на частоте 100 МГц с таймингами 2-2-2 обладает примерно такой же производительностью, как та же система на частоте 112 МГц, но с задержками 3-3-3. Другими словами, в зависимости от задержек, разница в производительности может достигать 10 %.

Мера таймингов – такт, таким образом, каждая цифра в формуле 2-2-2 означает задержку сигнала для обработки, измеряемая в тактах системной шины. С точки зрения пользователя, информация о таймингах позволяет примерно оценить производительность оперативной памяти, до её покупки.

Графический процессор (ГП) занимается расчётами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчёты для обработки команд трёхмерной графики.

ГП является основой видеокарты, именно от него зависят быстродействие и возможности всего устройства. Современные графические процессоры по сложности мало чем уступают центральному процессору компьютера, и зачастую превосходят его как по числу транзисторов, так и по вычислительной мощности, благодаря большому числу универсальных вычислительных блоков.

Видеоконтроллер (графический контроллер) – отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды RAMDAC на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора.

Кроме этого, в комплекте видеокарты обычно присутствуют контроллер внешней шины данных (например, PCI или AGP), контроллер внутренней шины данных и контроллер видеопамяти. Ширина внутренней шины и шины видеопамяти обычно больше, чем внешней (64, 128 или 256 разрядов против 16 или 32), во многие видеоконтроллеры встраивается ещё и RAMDAC. Современные графические адаптеры (ATI, nVidia) обычно имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый.

Пиксель - наименьший логический элемент двумерного цифрового изображения в растровой графике, а также (физический) – элемент светочувствительной матрицы и элемент матрицы дисплеев, формирующих изображение.

Пиксель представляет собой неделимый объект прямоугольной или круглой формы, характеризуемый определённым цветом. Растровое компьютерное изображение состоит из пикселей, расположенных по строкам и столбцам (матрица). Чем больше пикселей на единицу площади содержит изображение, тем более оно детально.

RAMDAC – это часть графического контроллера, ответственного за преобразование пиксельных значений из цифровой – в аналоговую форму. Скорость RAMDAC – это частота с которой обрабатываются пиксели и посылаются видеосигналы на монитор.

Пиксельная скорость заполнения – параметр, измеряющийся в млн. пикселей в секунду и показывающий скорость отрисовки пикселей на экране (Мпиксел/с).

Тексел - минимальная единица текстуры трёхмерного объекта, т.е. пиксель текстуры.

Тексельная скорость заполнения – параметр, измеряющийся в млн. текселов в секунду и показывающий скорость отрисовки текселей на экране (Мтексел/с).

Текстура – растровое изображение, накладываемое на поверхность полигона, из которых состоят 3D-модели, для придания ей цвета, окраски или иллюзии рельефа.

Качество поверхности текстуры определяется текселями – количеством пикселей на минимальную единицу текстуры. Так как сама по себе текстура является изображением, разрешение текстуры и её формат играют большую роль, которая впоследствии сказывается на общем впечатлении от качества графики в 3D-приложении.

AGP (ускоренный графический порт) – разработанная в 1997 году компанией Intel специализированная 32-битная системная шина для видеокарты. Тактовая частота шины AGP 1х в два раза выше частоты PCI, передаче по два 4-байтных блока за один такт соответствует режиму 2x. Режим 4x позволяет передавать уже четыре блока за один такт, так как в два раза поднята частота сигнала.

На данный момент материнские платы со слотами AGP практически не выпускаются – стандарт AGP был повсеместно вытеснен на рынке более быстрым и универсальным PCI-Express.

IDE (ATA) (Integrated Drive Electronics) – интерфейс, предназначенный только для подключения жестких дисков и других накопителей. В большинстве случаев контроллер IDE/ATA встроен в системную плату. Максимальная пропускная способность интерфейса IDE – до 66 Мбайт/с. Для обеспечения совместимости с накопителями, отличными от жестких дисков, существует протокол обмена данными ATAPI. Согласно требованиям спецификации РС’99, интерфейс IDE/ATA будет постепенно заменяться интерфейсом IEEE 1394.

SATA (Serial ATA) – последовательный интерфейс обмена данными с накопителями информации. SATA является развитием параллельного интерфейса ATA (IDE), который после появления SATA был переименован в PATA (Parallel ATA). SATA использует 7-контактный разъём вместо 40-контактного разъёма у PATA. SATA-кабель имеет меньшую площадь, за счёт чего уменьшается сопротивление воздуху, обдувающему комплектующие компьютера, упрощается разводка проводов внутри системного блока. Спецификация SATA Revision 3.0 предусматривает возможность передачи данных на скорости до 6 Гбит/с.

IEЕЕ-1394 (FireWire) – интерфейс для передачи больших объемов видео информации в реальном времени (для подключения цифровых видеокамер, внешних жестких дисков, сканеров и другого высокоскоростного оборудования). Интерфейсом FireWire оснащены все видеокамеры, работающие в цифровом формате. Может использоваться и для создания локальных сетей.

RAID – массив из нескольких дисков, управляемых контроллером, взаимосвязанных скоростными каналами и воспринимаемых внешней системой как единое целое. В зависимости от типа используемого массива может обеспечивать различные степени отказоустойчивости и быстродействия. Служит для повышения надёжности хранения данных и/или для повышения скорости чтения/записи информации.

SSD – твердотельный накопитель (solid-state drive) – компьютерное немеханическое запоминающее устройство на основе микросхем памяти. Кроме них, SSD содержит управляющий контроллер. Различают два вида твердотельных накопителей: SSD на основе памяти, подобной оперативной памяти компьютеров, и SSD на основе флэш-памяти.

В настоящее время твердотельные накопители используются в компактных устройствах: ноутбуках, нетбуках, коммуникаторах и смартфонах. Некоторые известные производители переключились на выпуск твердотельных накопителей уже полностью, например Samsung продал бизнес по производству жёстких дисков компании Seagate.

http://www.lessons-tva.info/edu/e-inf1/e-inf1-2-4.html