Тема 1. Програмне забезпечення

Програмне забезпечення.

Операційні системи

Програмне забезпечення - це сукупність усіх програм, які використовують прі роботі на комп'ютерах разом із відповідною до них документацією.

Програмне забезпечення поділяють на системне програмне забезпечення (СПЗ) та прикладне програмне забезпечення (ППЗ).

До СПЗ відносять програми, які забезпечують функціонування самої обчислювальної системи, реалізують сервісні функції комп'ютера по відношенню до користувача та створюють зручне середовище для розробки інших програм. СПЗ поділяють на операційні системи (наприклад, ОС Windows), системи програмування (наприклад, середовища розробки Delphi, VisualStudio, Eclipse) та сервісні програми (оболонки, антивірусні програми, програми діагностики і обслуговування апаратного забезпечення комп'ютера).

ППЗ — це сукупність програм, які використовуються для розв'язування прикладних задач у різних галузях людської діяльності. Прикладні програми дозволяють фахівцям з будь-якої галузі використовувати комп'ютери у своїй професійній роботі без досконалого вивчення інформатики. ППЗ поділяють на ППЗ загального користування, проблемно-орієнтоване ППЗ, інтегровані пакети.

У складі ППЗ загального користування виділяють: текстові та графічні редактори, електронні таблиці, системи керування базами даних, системи підтримки комунікацій.

Текстові редактори призначені для автоматизації процесів набору текстових документів, їх редагування, форматування, верстки, збереження на зовнішніх носіях, роздрукування Сучасні текстові редактори дозволяють формувати таблиці, вставляти в тексти графічні об'єкти (малюнки, формули), містять засоби перевірки орфографії і граматики. Популярним, на сьогоднішній день, є текстовий редактор Microsoft Word.

Графічні редактори служать для побудови графічних зображень, їх редагування, пере­гляду, збереження у вигляді файлів, роздруку, а також здійснювати анімацію зображень, створювати різноманітні просторові ефекти. Відомими графічними редакторами є PhotoShop, CorelDraw, Gimp. У редакторах PhotoShop та Gimp використовується піксельна технологія побудови графіч­них зображень — растрова графіка (кожне зображення — це сукупність «зафарбованих» у різні кольори точок на екрані, і для внесення змін в зображення потрібно нові елементи формувати замість старих), а у CorelDraw використовується об'єктно-орієнтована технологія — векторна графі­ка (зображення складається з накладених один на одного векторних об'єктів, кожний з яких незалежно від інших можна змінювати, переміщувати, масштабувати).

Електронні таблиці — це програми для табличного подання таких видів даних, як числа, тексти та формули. Наприклад, табличний процесор Microsoft Excel.

Системи керування базами даних призначені для створення баз даних та роботи з ними. Наприклад, Microsoft Access.

Системи підтримки комунікацій призначені для підключення до комп'ютера різних при­строїв, а також для організації комп'ютерного зв'язку. Зв'язок між комп'ютерами функціонує у вигляді мереж: глобальних, регіональних та локальних.

До проблемно-орієнтованого програмного забезпечення відносять програми, які використову­ють у вузьких сферах практичної діяльності і які є орієнтовані на використання спеціалізованих методів подання та обробки даних, властивих для розглядуваної області. Сюди відносять математичні пакети програм, системи психологічного тестування, автоматизовані навчаючі системи, системи автоматизо­ваного проектування (САПР), автоматизовані робочі місця (АРМ), системи автоматизованого управ­ління (АСУ) технологічними процесами та в адміністративній сфері.

Інтегровані пакети (ІП) — це пакети програм, компонентами яких є програми загально­го користування. ІП володіють єдиним уніфікованим середовищем, у межах якого можна пра­цювати з поданими різними способами даними. При цьому всі програми зі складу ІП викорис­товують один і той же принцип кодування даних для їх запису на диски (формат даних). Це дає можливість фрагменти даних переносити із однієї програми в іншу. Відомим ІП для Windows є Microsoft Office. Він містить програму створення публікацій PowerPoint, текстовий редактор Word, табличний процесор Excel, система для роботи з базами даних Access, програму для створення публікацій Publisher, поштову програму Outlook та інші програми. ОС Windows міс­тить буфер обміну, який використовується для перенесення даних між програмами цього пакету.

Поняття про операційну систему (ОС)

ОС ПК - це набір програм, які дозволяють користувачу керувати комп'ютером та забезпечують взаємодію програм користувача із зовнішніми пристроями.  

На ПК може бути встановлено одночасно декілька ОС, і ми можемо вибрати з якою системою ми хочемо працювати.

Приклади операційних систем: MS DOS (в минулому); Windows 95, Windows 98,   Windows 2000, Windows NT, Windows Vista (недовго), Windows XP, Windows 2003 Server (2008, 2013) - для серверів, Windows 7, Windows 8 (без кнопки Пуск), Windows 10; Unix, Linux (походить від Unix, переважно використовуються на серверах) та їхні різновиди; Mac OS, ...   

Оболонки ОС - це програми, які полегшують роботу з ОС. Для ОС MS DOS - це NORTON Commander, VOLKOV Commander, DOS Navigator. Для роботи з ОС Windows використовуються програми-оболонки:  Far Manager (подібна до оболонок MS DOS), Total Commander (подібно до роботи у  Windows). Оболонки полегшують роботу з операційною системою.                                                      

У складі ОС виділяють 3 частини (складові ОС):

1)   командну мову;

2)   систему керування зовнішніми пристроями;

3)   файлову систему.

Командна мова - це набір команд, які вводяться користувачем з клавіатури та негайно виконуються.

До цих команд відносять команди зчитування інформації з Flash, запису в зовнішню пам'ять, запуску програм, видачі вмісту каталогу на екран монітора, копіювання файлу та інші.

Для керування зовнішніми пристроями використовують спеціальні програми, які називають драйверами. Кожен тип зовнішнього пристрою обслуговується індивідуальним драйвером.

Основою операційної системи є файлова система.

Файлова система - це сукупність програм, які забезпечують роботу з файлами та їх каталогами, а також сама сукупність файлів і каталогів, які зберігаються у зовнішній пам'яті ПК.

Файлова система

Файл - це деяка область на диску для зберігання інформації, яка має ім'я.

У файлах може зберігатись різноманітна інформація: тексти, тексти програм, готові до виконання програми, звук, графіка. Файли об'єднуються в каталоги, що мають імена. Каталог може зберігатися в іншому каталозі разом із звичайними файлами.

Кожен файл має ім'я, по якому відбувається звертання до нього. Ім'я файлу складається з двох частин: назви файлу і його розширення (або типу файлу). Назва файлу і розширення розділяються крапкою

<назва файлу> [.<розширення файлу>], де [ ] необов'язкова частина. (Наприклад: bp.exe, info.doc, picture.bmp)

В ОС MS DOS максимальна довжина імені файлу або каталогу була 8 символів, а тип файлу містив не більше ніж 3 символи.

У Windows максимальна довжина імені файлу (назви і типу разом) або каталогу може досягати 255 символів. Ім'я файлу або каталогу може містити пропуски, складатись з цифр, букв, символів(знаків): ~, !,@, #,$,%,&,),(,= -,+,[,],{,}. Але не може містити слешів ( / або \), бо вони використовуються  для задання шляху до файлу або каталогу; макож не містить * та ?, бо ці символи використовуються для задання шаблонів файлів (масок файлів).

По типу (розширенню) файлів є зрозумілим, яку інформацію містить файл. Наприклад, txt, doc i docx містять текстову інформацію, bmp, gif, jpeg, png - графічну, rar, zip - розширення архівних файлів, xls i xlsx - містять табличні дані (формули, графіки, створені у табличному процесорі Excel), exe, com містять виконувані файли, ще є розширення: bat, pas, bak, html, ...

У будь-якій файловій системі є можливість переглянути вміст каталогу, створити новий файл і каталог, записати файл на диск, присвоїти нове ім'я файлу, перемістити або скопіювати файл, видалити файл з каталогу, викликати файл із диска в оперативну пам'ять.

Диски

Місцем постійного зберігання інформації є диски. Інформація зберігається на дисках у вигляді файлів.

Кожен диск має ім'я, по якому відбувається звертання до нього. Іменем диску є латинська буква (A...Z) і двокрапка, тобто диски позначаються А: В: С: ...). Диски А: і В: зарезервовані для дискет, С: - для для вінчестера (або тієї його частини, на якій знаходиться ОС), наступні літери (наприклад, D: E:) - для оптичних дисків, за ними літери (наприклад, F:) - для електронних накопичувачів. 

Вінчестер за допомогою спеціальної програми можна розділити на кілька частин і з кожною такою частиною працювати як з окремим диском. Такі частини   вінчестера називають логічними дисками. Кожен логічний диск також має ім'я (С: D: E: F: G: ...), один з них є основним (це диск з іменем С:).

Наступні за логічними дисками виділяють для роботи з компактами та флешками.

Поточний (активний) диск - це диск, з яким в даний момент працює користувач.

Каталоги    

Каталог - це спеціальне місце на диску, в якому реєструються імена файлів і деяка інформація про них  (дата і час створення, властивості).

У каталозі також можуть міститись файли та інші каталоги. Каталог, що міститься в іншому каталозі, називається підкаталогом по відношенню до зовнішнього каталогу. У свою чергу зовнішній каталог є надкаталогом до внутрішнього. На диску обов'язково є один головний (кореневий) каталог.

D: \ TEMP \ Klas    - каталог TEMP є надкаталогом для Klas, а Klas є підкаталогом для TEMP.

Каталоги, зареєстровані в кореневому каталозі, називаються каталогами 1-ого рівня, каталоги зареєстровані в каталогах 1-ого рівня називаються каталогами 2-ого рівня і т.д.

Порівняння кореневого та не кореневого каталогів:

Кореневий	Не кореневий
1. Створюється автоматично   при    формуванні диску. 2. Його ім'я завжди є \. 3. Не можна знищити, тільки очистити.	1. Створюється користувачем. 2. Завжди має якесь ім'я. 3. Можна знищити і очистити.

До будь-якого файлу на диску можна задати шлях. Є два види шлях до файлів: повний і відносний.

Повний шлях до файл задається так:

          <ім'я диску> \ <послідовність каталогів> \ <ім'я файлу>

Відносний шлях до файлу - це шлях від поточного (активного, тобто який відкритий на даний момент) каталогу до потрібного файлу.

Вихід в надкаталог задається двокрапкою, ось так  . .

Завдання

Задано таке дерево каталогів:

D:\  -----	TEMP ----	9-А           -----	Informatic     -----	Word        ------	Roman.doc
			Mathematik   -----	Excel.xls
		9-Б            -----	Гурток          -----	Algebra     ------	Kostya.zip
	8-A     -----	Група 1    -----	Підгрупа      -----	Nazar.exe
		Група 2    -----	Oleg.bmp
	8-Б     -----	Група 3    -----	Olya.pas
	9-Г     -----	Igor.doc

1. Вказати повний шлях до файлів

            а) Igor.doc

б) Oleg.bmp

в) Nazar.exe

г) Kostya.zip

д) Roman.doc

2. Задати відносний шлях до кожного з цих файлів, якщо поточним є каталог

            а) 9-Г

б) Група 3

в) Підгрупа

г) Algebra

д) Word 

Тема 5. Клавіатура

Клавіатура.

Клавіатура призначена для введення до ПК символьної інформації (літер, цифр, розділових знаків та ін.), а також для керування роботою ПК.

За своїм призначенням клавіші поділяють на чотири поля:

І (центральне) поле містить клавіші з літерами, цифрами, розділовими знаками, а також ряд керуючих клавіш. Як видно з надписів на клавішах, для більшості клавіш центрального поля натискання однієї й тієї самої клавіші може призводити до введення різних символів залежно від режиму роботи клавіатури. (Перехід до того чи іншого режиму багато в чому визначається програмою, яка керує роботою клавіатури. Таких програм є багато, тому навіть на аналогічній клавіатурі перехід, наприклад, з режиму введення українських літер на режим введення англійських може здійснюватися по-різному.)

Перехід у режим введення великих літер здійснюється натисканням клавіші [СарsLock]. При цьому загорається індикатор СарsLock у правому верхньому куті клавіатури. Повторне натискування клавіші [СарsLock] пере­водить клавіатуру в режим введення малих літер (індикатор СарsLock при цьому гасне).

Якщо потрібно набрати одну велику літеру, то достатньо натиснути клавішу [Shift] і цю літеру.

ІІ поле містить 12 функціональних клавіш (F1 - F12), а також деякі керуючі клавіші. У разі натискання функціональних клавіш комп'ютер виконує дії, які визначаються програмою, що в даний момент виконується на ПК. Наприклад, у програмі Far Manager активно використовуються функціональні клавіші, кожна з яких виконує певну функцію.

ІІІ поле містить клавіші керування курсором дисплея. Натискування клавіш [¬],[®], [­], [¯] зумовлює переміщення курсора на екрані дисплея на одне знакомісце відповідно ліворуч, праворуч, вгору, вниз.

Натискування клавіші [Епd] призводить до переміщення курсора на кінець рядка, а клавіші [Ноmе] — на початок рядка.

 Клавіші [РageUp] та [РageDown] використовують для перег­ляду на екрані дисплея текстів, що займають більше ніж один екран (сторін­ку). [РageUp] — сторінка вгору, тобто натискання клавіші [РageUp], в режимі перегляду тексту на екран, зумовлює виведення на екран попередньої сторінки тексту. [РageDown] — сторінка вниз, при натисканні цієї клавіші виводиться наступна сторінка тексту.

[Insert] – переключення клавіатури з режиму вставки у режим заміни, повторне натис­кання клавіші [Іпsert] здійснює перехід до режиму вставки знову. У режимі вставки натискання клавіші будь-якої літери призводить до вставки цієї літери у позицію курсора. При цьому літери рядка, які розміщені з правого боку від курсора, зсуваються праворуч на одну позицію, звільняючи місце для літери. У режимі заміни натискання алфавітно-цифрової клавіші призводить до заміщення літери в позиції курсора.

[Delete] – вилучення літери. Натискання цієї клавіші призводить до вилучення літери в позиції курсора і переміщення тексту праворуч від курсора вліво на одну позицію. На відміну від [Delete], при натисканні клавіші І поля клавіатури [BackSpace] ( або [ <= ] ) - назад, вилучається літера зліва від курсора і він зміщується на одну позицію ліворуч.

ІV поле містить клавіші, які можна використовувати для набору цифр і знаків арифметичних операцій або керування курсором. Перехід до режиму введення цифр здійснюється  натисканням клавіші [NumLock] (при ньому загоряється індикатор NumLock). Повторне натискання клавіші [NumLock] (індикатор NumLock при цьому гасне) переводить клавіші цього поля в режим керування курсором аналогічно клавішам третього поля.

Призначення деяких керуючих клавіш і комбінацій клавіш клавіатури:

[Еsс] — вихід. Натискання цієї клавіші дозволяє відмовитись від яких-небудь розпочатих дій, завершити роботу в будь-якому режимі і повернутись до попереднього режиму.

[Еnter] — введення. Натискання цієї клавіші сприймається комп'ютером як вказівка приступити до виконання введеної команди. При введенні даних натискання клавіші [Еnter] сприймається як вказівка завершити введення даних в даному рядку і перейти до початку наступного рядка.

[Tab] – клавіша табуляції. Кожне натискання цієї клавіші зумовлює переміщення курсора на 8 позицій вправо.

 [РгіntScreen] — друкування екрана. При натисненні клавіші [Shift] (не відпускати її) та  клавіші [РгіntScreen] зображення екрану занесеться в буфер обміну. А при натисненні клавіші [Аlt] та клавіші [РгіntScreen] в буфер обміну занесеться зображення активного вікна.

[ScrollLock]  —  дає можливість переглянути результати, які не вміщаються на один екран (сторінку). (У Windows не використовується).

 [Раuse] — тимчасове припинення виконання програми. Для продовження виконання треба натиснути будь-яку клавішу.

Керуючі клавіші [Сtrl] і [Аlt] натискають у комбінації з іншими клавішами. Натискання комбінації з двох клавіш здійснюється так: натиснути першу клавішу комбінації і, не відпускаючи її, натиснути другу. Аналогічно для трьох клавіш: натиснути першу клавішу, тримаючи її, натиснути другу, тоді, тримаючи натиснутими їх, натиснути третю клавішу.

В ПК при натисканні комбінації клавіш виконуються, на­приклад, такі дії:

[Сtrl+Раusе] — завершення виконання поточної програми.

[Сtrl+Аlt+Dеl] — дозволяє завершити роботу із поточною задачею або завершити роботу з комп'ютером, а також дає можливість змінити пароль.

Тема 4. Апаратне забезпечення ПК

Апаратне забезпечення ПК

  ПК включають такі апаратні засоби:

·         пристрої введення і виведення інформації;

·         центральний процесор;

·         пам’ять (зовнішню і внутрішню);

·         системну шину.

Процесор , пам'ять (внутрішня і зовнішня), системна шина розташовані в окремому блоці, який називають системним.

І. Пристрої введення та виведення.

     Пристрої введення:

клавіатура,

миша (механічна, оптична, taychpad (на ноутбуці); з кабелем і без кабеля),

сканер, web-камера, мікрофон.

   Пристрої виведення:

монітор (на електронно-променевій трубці, рідкокристалічні TFT(швидке поновлення картинки) і IPS(краща якість кольору) ) розміром 14, 15,17,19,21,22, … , 42 дюйми (1 дюйм-2.4 см)

принтер (матричний, струменевий, лазерний, 3D-принтер),

плоттер (пристрій для друку креслень), колонки,  навушники.

ІІ. Процесор – це основний пристрій ПК, який виконує програму, що зберігається у    внутрішній пам'яті; керує спільною роботою всіх пристроїв ПК і виконує різноманітні операції над даними.

Найважливішою характеристикою процесора є швидкодія. Швидкодія залежить від тактової частоти.

Тактова частота – це кількість елементарних операцій, виконаних за 1 с. Вимірюється  в мегагерцах (Мц). 1 МГц – це 1 000 000 тактів за 1 с, 1 ГГц - це 10^9 тактів за 1 с. Такт - найелементарніша операція.

Друга характеристика – розрядність (кількість розрядів у регістрі процесора). При розрядності n в оперативній пам’яті можна заадресувати 2^n байтів.

Третя характеристика – архітектура (набір команд, які підтримує процесор, і особливості фізичної будови кристала процесора).

  Сучасні процесори:

Фірма Intel:  I3, I5, I7 (2,4,6,8-ядерні) – по 5,2 ГГц кожне ядро.

Фірма АМD випускає 2,4,6,8-ядерні процесори FX.

Фімма Apple випускає 2,4,6,8-ядерні ноутбуки.

ІІІ. Пам'ять - це апаратний засіб, який дозволяє зберігати інформацію.

Основною характеристикою пам’яті є об’єм. Найменша одиниця об'єму - це біт.

Біт – це двійковий розряд, в яких може записуватись 0 або 1.

8 бітів отримали назву байт, тобто 1 Байт = 8 біт.

 Кількість різноманітних комбінацій двійкових значень у байтах дорівнює 2^8=256.

Об'єм пам'яті вимірюють в КБайтах, МБайтах, ГБайтах ТБайтах, Пбайтах, Ебайтах.

1 КБайт = 2¹⁰ Байт=1024 Байт

1 МБайт = 2¹⁰ КБайт= 2²⁰ Байт

1 ГБайт = 2¹⁰ МБайт= 2²⁰ КБайт= 2³⁰ Байт

1 ТБайт = 2¹⁰ ГБайт= 2²⁰ МБайт= 2³⁰ КБайт= 2⁴⁰ Байт

1 ПБайт = 2¹⁰ ТБайт= 2²⁰ ГБайт= 2³⁰ МБайт= 2⁴⁰ КБайт=2⁵⁰ Байт

Аналогічно ЕБ (екса байти).

Структура пам’яті: 

1).Зовнішня пам’ять призначена для тривалого зберігання програм та даних. Така інформація зберігається при виключенні ПК. Обсяг зовнішньої пам’яті значно більший  обсягу внутрішньої пам’яті, але вона суттєво поступається внутрішній щодо швидкості запису та зчитування інформації.

Зовнішня пам’ять фізично реалізується у вигляді накопичувачів на магнітних, оптичних та електронних дисках.

Структура зовнішньої пам'яті:

Зовнішня пам’ять ПК
Накопичувачі на магнітних дисках		Накопичувачі на оптичних        Електронні дисках (компакти)                     накопичувачі
		(флешки)
Гнучкі диски (дискети) (містили 1,44 МБайт або 1,2 МБайт інформації) -використовувались у 80-90 рр.	Жорсткі диски (вінчестери) (містять до 4 ТБайт інформації)	d1=5,25 дюйма; CD (містять 650 МБайт або 700 МБайт інформації)

Дискети: Нову дискету перед використанням необхідно підготувати до роботи, тобто відформатувати. Форматування дискети - це процес розбивання дискети на сектори та доріжки засобами операційної системи.

Є 3,5-дюймові дискети з високою щільністю запису, які можуть вмістити 2,88 МБайт інформації. Zip-дискети і Jazz-дискети можуть вмістити до 100 МБайт інформації.

Компакти є CD-R та CD-RW. На них інформація записується за допомогою спеціальних пристроїв, причому на CD-R можна записати інформацію тільки 1 раз, а на CD-RW - багато разів. Ще є CD-ROM компакти, інформація на них записується у фабричних умовах.

DVD-компакти, відрізняються від CD-компактів способом запису на них та можливістю вмістити 4,7-8,4 ГБайт інформації.

Диски Blue Ray  можуть містити до 25 ГБайт інформації.

Електронні накопичувачі.

Використовується Flash-пам’ять, що містять 1,2, 4, 8, 16, 32, 64 ГБайт інформації.

SSD-диски (твердотілі диски в системному блоці, зчитується інформація швидше ніж з флешки) можуть містити до 500ГБайт інформації.

На серверах для зберігання резервних копій даних використовуються стрімери (нагромаджувачі на магнітних стрічках). Вони можуть містити 80 Гбайт-1Тбайт ( 1024 Гбайт) інформації. 

2). Внутрішня пам’ять.

а) Оперативна (найшвидша пам'ять) - містить лише ту інформацію, з якою в даний момент працює користувач (це програми, дані, малюнки, результати). При виключенні ПК оперативна  пам’ять зникає. Внутрішня пам'ять має значно меншу місткість ніж зовнішня, тобто вміщає значно меншу кількість інформації.

У сучасних комп'ютерах обсяг оперативної пам'яті є  4 ГБайт -16 ГБайт.

Програма та дані почнуть оброблятися в ПК після того, як вони потраплять із зовнішньої пам’яті в оперативну. У багатьох випадках є можливість нарощувати оперативну пам'ять до потрібних об’ємів.

б) Постійна пам’ять (BIOS-базова система вводу виводу) містить інформацію про настройки ПК та програми, які виконуються при завантаженні ПК. Постійна пам'ять має власне живлення: батарейки, акумулятори.

в) Кеш-пам’ять – це пам’ять на процесорі.

ІV. Системна шина.

Через системну шину здійснюється зв’язок всіх пристроїв ПК. Вона служить для обміну інформацією між процесором, пам’яттю та пристроями вводу/виводу.

У системній шині виділяють адресну шину та шину даних. Адресну шину використовують для зв'язку процесора з пам'яттю, а шину даних - для зв'язку процесора з пристроями введення та виведення.

Роль системної шини в ПК відіграє материнська плата.