Budowa systemu komputerowego

14.03.2015
Temat.
Budowa systemu komputerowego
Zakładka
1. Elementy tworzące stanowisko komputerowe.
Elementy stacji roboczej:
- procesor,
- pamięć,
- obudowa komputera,
- zasilacz,
- karta graficzna,
- dysk twardy,
- napęd optyczny,
- napęd magnetyczny (stacja dyskietek).
Urządzenia peryferyjne (urządzenia wejścia / wyjścia, wejścia, wyjścia):
- monitor,
- klawiatura,
- mysz,
- głośniki,
- drukarka,
- zasilacz UPC,
- pamięć przenośna typu flesz.
Oprogramowanie:
- systemowe,
- antywirusowe,
- biurowe,
- magazynowo – księgowe (bazy danych).
2. Podstawowe definicje urządzeń komputerowych:
- sterownik,
- BIOS,
- oprogramowanie dodatkowe.
Sterownik – oprogramowanie, które instalujemy, by móc korzystać z komputera.
Sterowniki źle dobrane, tworzą konflikty sprzętowe, zawieszenie komputera, lub jego
niewłaściwą pracę. Niektóre urządzenia, jak karty graficzne, płyty główne, mogą
pracować bez sterowników, ale na niższych parametrach.
BIOS – informuje procesory pamięci i dyski twarde, czy będzie obsługiwała płyta
główna. Gdy płyta nie obsługuje najnowszego procesora, należy sprawdzić, czy
problemu nie rozwiąże aktualizacja BIOS-u do najnowszej wersji.
Oprogramowanie dodatkowe – każda płyta główna posiada możliwość wykorzystania
oprogramowania dodatkowego , eBIOS, Easy.com. Umożliwia ono aktualizację do
najnowszej wersji BIOS-u przez program, który sam znajdzie ją na stronie producenta.
Niektóre programy wyszukują również najnowsze sterowniki do płyty głównej.
3. Oprogramowanie systemowe, kontroluje i koordynuje użycie zasobów sprzętowych
Przez różne programy użytkowe.
4. Oprogramowanie narzędziowe wymaga zarządzania zasobami sprzętowymi poprzez
i modyfikuje oprogramowanie systemowe.
5. Oprogramowanie użytkowe – określa sposób w jaki zostały użyte zasoby systemowe
do rozwiązywania problemów obliczeniowych zadanych przez użytkownika:
- kompilatory,
- systemy baz danych,
- gry,
- oprogramowanie biurowe.
6. Użytkownicy (users) – ludzie, urządzenia, inne komputery mające bezpośredni kontakt
z oprogramowaniem użytkowym, realizują różne zadania za pomocą tych programów, na
sprzęcie komputerowym pod nadzorem systemu operacyjnego (oprogramowania).
7. Warstwy systemu komputerowego (struktury):
- warstwa sprzętowa,
- system operacyjny,
- programy narzędziowe,
- programy użytkowe,
- użytkownicy.
Warstwa sprzętowa – zapewnia podstawowe możliwości obliczeniowe. Najbardziej
elementarny podział zestawu komputerowego, to podział ze względu na jego
przeznaczenie urządzeń składowych:
- urządzenia wejścia,
- urządzenia wyjścia,
- jednostka centralna.
8. Warstwy systemu komputerowego (zależności pomiędzy warstwami).
Użytkownicy
Użytkownik 1
Użytkownik 2
Użytkownik 3
Kompilator
Edytor …………………… gry (gry na komputerze)
programy użytkowe
system operacyjny
warstwa sprzętowa
System operacyjny – steruje pracą programów.
9. Opisz rodzaje oprogramowania wg pkt.1., Co to jest, typy programów. Zasady działania,
zastosowanie.
10. Opisz system operacyjny (rodzaje, ich wykorzystywanie przez użytkowników, zasięg)
np. Linux, jak, gdzie.
11. Warstwa sprzętowa. Opisać, wymienić urządzenia peryferyjne niezbędne w komputerze.
Ad. 9.
Rodzaje oprogramowania.
O zastosowaniu komputerów decyduje ich oprogramowanie. Istnieje wiele różnych
programów. Każdy z nich zapewnia realizację określonych zadań za pomocą komputera i
jest adresowany do określonej grupy użytkowników.
Programy biurowe – znajdują zastosowanie w domu, szkole, instytucjach czy firmach.
Należą do nich:
- edytory tekstu , umożliwiają tworzenie i redagowanie tekstu oraz jego wzbogacenie
tabelami, grafiką czy wykresami;
- arkusze kalkulacyjne, pozwalają obliczać i prezentować ich wyniki za pomocą
wykresów;
- systemy zarządzania bazami danych, umożliwiające gromadzenie danych, oraz
zarządzanie nimi;
- programy do grafiki prezentacyjnej, możliwe tworzenie slajdów i ich prezentacji z
wybranych tematów;
- edytory graficzne, do edycji grafiki komputerowej, obróbki zdjęć fotograficznych, itp.;
- menadżer informacji osobistej, zarządzanie danymi adresowymi oraz kontaktami
osobistymi, służbowymi, korzystania z poczty elektronicznej, robienie notatek.
Programy edukacyjne i multimedialne.
Wspomagają pracę nauczyciela, ucznia, studenta.
Gry komputerowe.
Dostarczają rozrywki użytkownikowi komputera.
Programy narzędziowe.
Analizują działanie systemu operacyjnego komputera oraz jego zasobów, wykrywanie
błędów, ich usuwanie, optymalizacja pracy systemu.
Programy mające wpływ na bezpieczeństwo komputera.
Typy programów narzędziowych, których zadaniem jest zabezpieczenie danych
komputerowych oraz wykrywanie i unieszkodliwianie zagrożeń dla systemu
komputerowego:
- programy antywirusowe
- zapora sieciowa
- archiwizacja danych (np. kopia zpasowa)
Programy sieciowe.
Umożliwiają łączenie z innymi komputerami w sieci (Internet), korzystanie z usług
sieciowych.:
- przeglądarki internetowe
- programy pocztowe
- komunikatory sieciowe.
Programy specjalistyczne.
Skierowane do konkretnej, odpowiednio przygotowanej grupy użytkowników. Muszą oni
posiadać wiedzę fachową z dziedziny, w której program znajduje zastosowanie, np. CAD
(Computer Adided Design), który służy projektantom, program CAE (Computer Adided
Engineering), do wspomagania procesów technologicznych.
Systemy programowania.
Dla programistów programów komputerowych (języki programowania).
Programy specjalne.
Inna interakcja z komputerem niż w przypadku zwykłych programów. Polecenia są np.
wydawane głosowo, itp. Do tych programów zalicza się:
- program rozpoznawania mowy (translator mowy)
- program klawiatury ekranowej (symulują działanie klasycznej klawiatury na ekranie
monitora)
- program lupy ekranowej (powiększa ikony i znaki czcionek wyświetlanych na ekranie
monitora).
Ad. 10.
LINUX
Geneza powstania:
- walka o wolne oprogramowanie, walka z drogimi systemami komercyjnymi.
LINUX - jest odmianą systemu UNIX typu opensource. Linus Torvalds, jest twórcą
jądra Linuxa. Linux zaczął powstawać w 1991 roku, kiedy to fiński programista, Linus
Torvalds stworzył jądro nowego systemu operacyjnego przeznaczonego do pracy z
procesorami rodziny 80386 firmy Intel. Wersje komercyjne LINUX-a – dystrybucje.
Zalety Linux:
- oparty o UNIX ( te same komendy )
- szybki
- niezawodny
- rozbudowane operacje internetowe – serwery
- nie wymaga dużych mocy obliczeniowych
- otwarty kod
- darmowy
Linux – interfejs
UNIX - system operacyjny UNIX powstał w Bell Laboratory firmy AT&T we wczesnych
latach siedemdziesiątych. System UNIX jest wielodostępnym i wielozadaniowym systemem
operacyjnym, ponieważ może obsługiwać jednocześnie wielu użytkowników i wykonywać
jednocześnie wiele zadań. Charakterystyczną cechą systemu Unix jest warstwowa
architektura. Istotą budowy systemu jest jądro które otaczają warstwy zewnętrzne. Jak
większość elementów systemu UNIX, rodzaj i wygląd interfejsu nie jest ustalony, zależy on
modułów jakie zostaną włączone w skład systemu.
Podstawowe cechy systemu UNIX
- hierarchiczność systemu
- niezależność od sprzętu
- ochrona dostępu do katalogów i plików (system określana praw dostępu, blokowanie
dostępu)
- wieloprogramowość
- wielodostępność, pozwalająca na pracę na dużej liczbie rozproszonych po świecie
komputerów, zachowując nad nimi kontrolę
- wieloprocesorowość – obsługa komputerów które na płytach mają CPU złożone z wielu
procesorów.
- łatwe przystosowanie interpretera poleceń do wymagań użytkownika.
- skalowalność systemy – wzrost wydajności przy wzroście liczby informacji, np.
rozszerzaniu wielkości bazy danych.
Podstawowe wady systemu UNIX:
- duża liczba wersji
- obszerna dokumentacja
- brak programów użytkowych.
MacOS
MacOS - jest systemem operacyjnym z graficznym interfejsem użytkownika (GUI),
działającym na komputerach Macintosh. Z tego względu przez długi czas był wzorem
dla innych systemów operacyjnych. Jego architektura opiera się na tej z systemów klasy
UNIX.
Z uwagi na fakt że system Mac OS produkowany jest przez producenta komputerów
dla których jest przeznaczony jego stabilność i niezawodność jest znacznie większa niż
systemów rodziny Microsoft.
Mac OS X
„Mac OS X - jest to złożony system operacyjny dla komputerów Macintosh opracowany w
roku 2000 w amerykańskiej firmie Apple Computer. Mac OS X jest systemem o całkowicie
odmiennej budowie niż poprzednie wersje Mac OS. Powstał w oparciu o mikrojądro Mach
oraz usługi i narzędzia zaczerpnięte z projektów NetBSD oraz FreeBSD. Jego podstawą jest
opracowany w Apple Computer system operacyjny Darwin.
Widok pulpitu systemu MacOS X, doskonała
grafika w interfejsie Aqua.
Mac OS – interfejs
Ad. 11.
Sprzęt – zapewnia podstawowe możliwości obliczeniowe (procesor, pamięć, urządzenia
wejścia/wyjścia) – podstawowe zasoby systemu komputerowego.
Urządzenia peryferyjne – urządzenia podłączone na zewnątrz komputera. Urządzenia
peryferyjne są to urządzenia, które ułatwiają i urozmaicają pracę z komputerem.
Najbardziej niezbędnymi urządzeniami peryferyjnymi w komputerze są:
- monitor
- klawiatura
- mysz
- drukarka
- głośniki.
Mysz - bardzo ułatwia pracę z komputerem. Za jej pomocą wybiera i aktywuje się opcje
dostępne w używanych programach.
Klawiatura - składa się z klawiszy maszynowych, odpowiadają one literom, cyfrom i
znakom przestankowym; klawiszy funkcyjnych oznaczonych od F1 do F12; klawiszy
numerycznych odpowiadających układowi kalkuratora i klawiszy kursora, które służą do
przesuwania na ekranie kursora.
Klawiatura i mysz - należą do urządzeń typu HID (skrót od Human Input Devices). Za ich
pomocą obsługiwany jest komputer oraz możliwe jest wprowadzenie podstawowych danych
do używanych programów. To wraz z monitorem są podstawowe urządzenia peryferyjne
komputera.
Monitor: CRT, LCD, Plazma
Drukarka - można przenieść na papier wykonane za pomocą komputera teksty lub obrazki.
Zakładka 2
Architektura systemów operacyjnych.
1. System operacyjny (OS) – program lub układ wielu programów, umożliwiający
komunikacje pomiędzy warstwą sprzętową, a użytkownikiem. System operacyjny
pomaga komunikować się ze sprzętem i tworzy środowisko, w którym użytkownik
uruchamia potrzebne aplikacje. Ważną cecha systemów operacyjnych jest graficzny
interfejs użytkownika (grafik user), który za pomocą grafiki ułatwia korzystanie ze
sprzętu. Zadaniem systemu jest tworzenie bezpiecznego i niezawodnego środowiska,
w którym użytkownik wykonuje swoją pracę.
2. Podział systemów operacyjnych pod względem sposobu komunikacji z użytkownikiem:
- systemy tekstowe – komunikowanie sięga pomocą komend wydawanych z nimi
poleceń
( konsola tekstowa: np. DOS, LINUX i inne),
- systemy graficzne komunikują się za pomocą okienek graficznych i symboli (ikon)
WINDOWS, LINUX.
3. Funkcje warstw systemu operacyjnego.
Jądro systemu – warstwa odpowiedzialna za wykonywanie podstawowych zadań
systemu operacyjnego.
Powłoka – specjalny program służący do komunikacji użytkownika do systemu
operacyjnego.
System alokacji pliku – warstwa odpowiedzialna za sposób organizacji i zapisu danych
na nośniku (np. Pendrive).
4. Podział systemów operacyjnych pod względem architektury systemu:
- Systemy z jądrem monolitycznym. Ich zaletami są: stabilność, prostota, łatwość
komunikacji między różnymi modułami jądra. Wadą jest trudność w rozwijaniu
programu i wykrywaniu błędów.
- Systemy z mikrojądrami – wykonują mniej zadań niż jądro monolityczne oraz
odpowiadają za podstawowe funkcje niezbędne do pracy systemu operacyjnego.
Bardziej złożone zadania wykonywane są przez specjalne bloki funkcjonalne lub
jako zwykłe procesy w trybie użytkownika, a nie jądra.
- Systemy operacyjne z jądrem hybrydowym. Łączą w sobie cechy powyższych jąder.
Działają w trybie jądra, pozostałe również tylko z mniejszym priorytetem. Jest
zachowana stabilność jądra monolitycznego do przeprowadzenia najważniejszych
zadań. Obecnie większość systemów operacyjnych jest oparta na jądrze hybrydowym.
Jest to cała rodzina Microsoft Windows.
- Cechy jądra systemowego.
Możliwość równoczesnego uruchamiania wielu procesów programów i aplikacji.
- Wielowątkowość – możliwość wykonywania kilku niezależnych wątków w ramach
jednego procesu.
- Skalowalność – możliwość rozwoju lub miniaturyzacji sprzętu (jak najmniejsza
objętość, przy jak największej ilości sprzętu.
- Wywłaszczalność – zdolność jądra do wstrzymania aktualnie wykonywanego zadania,
aby umożliwić wykonywanie innego zadania. Dzięki temu zawieszenie innego
procesu nie powoduje blokady całego systemu.
6. Najważniejsze cechy decydujące o użyteczności systemu:
- łatwość instalacji i użytkowania,
- współegzystencja z innymi systemami,
- możliwość czytania i zapisywania danych między komputerami w sieci na różnych
partycjach innych systemów operacyjnych, oraz współpraca i wymiana danych
pomiędzy komputerami w sieci lokalnej i Internecie.
7. Zgodność sprzętowa – możliwość instalacji na konkretnym komputerze utrudnia czasem
brak odpowiednich sterowników do określonych urządzeń (drukarka – sterowniki,
pokierują jej pracą.
8. Wymiana danych – możliwość czytania i wymiany dokumentów pomiędzy różnymi
aplikacjami w różnych systemach.
9. Przystosowanie do prac w Internecie. Możliwość łatwość przeglądania witryn. Stosowanie
podstandardów protokołów internetowych.
10. Cecha systemu operacyjnego.
Liczba aplikacji działających w danym systemie – jest to możliwość wykorzystania
bogatego oprogramowania przystosowanego do swoich potrzeb.
Lokalizacja – możliwość porozumienia się z systemem w języku narodowym.
11. Podstawowe zadania systemu operacyjnego
Zarządzanie zasobami maszyny:
- system operacyjny, optymalizacja poszczególnych urządzeń wchodzących w skład
komputera i steruje nimi.
Specjalne moduły będące częścią systemu operacyjnego (sterowniki), udostępniają
aplikacjom jednolity sposób programowania urządzeń (interfejs), dzięki czemu,
każdy sprzęt będzie współdziałać z e wszystkimi aplikacjami, jeżeli producent
przygotuje odpowiedni sterownik,
- gromadzenie danych na dyskach i zarządzanie nimi.
System plików – to struktura danych umieszczonych na dysku, która pomaga
logicznie uporządkować dane, dzieląc je na pliki, oraz grupując w folderach
Maszyny wirtualne – system operacyjny udostępni je w aplikacji. Uproszczony
system, komputer na którym pracuje aplikacja. w ramach systemu (folder
udostępniony przez sieć aplikacja widzi tak samo, jak folder znajdujący się na dysku
lokalnym; aplikacja korzystająca z tego folderu nie zajmuje procesów pamięciowych
aby tworzyć obrazy z poszczególnych zadań.
- wielozadaniowość – na jednym komputerze może działać wiele aplikacji
jednocześnie. Każda otrzymuje własną maszynę wirtualną i może działać tak, jakby
była jedną aplikacją działającą na komputerze. Dzięki temu nie trzeba
przystosowywać aplikacji, by mogła podzielić się z komputerem lub z inną aplikacją
(np: przez udostępnienie możliwości procesora innej aplikacji,
- interakcja z użytkownikiem – rolę tę spełnia powłoka (shell) warstwa zewnętrzna
(umożliwia użytkownikowi uruchomienie aplikacji). W środowiskach graficznych do
tej części zalicza się również standardowe interfejsy wykorzystywane przez
aplikacje, np: standardowe okienka dialogowe, kontrolki, itd.,
- komunikacje z innymi komputerami lub urządzeniami – najważniejszy element
systemu. Dzięki modułom obsługującym sieć jest możliwy dostęp, zarówno do
internetu, jak i do dysku komputera stacjonarnego lub drukarki.
O różnicach pomiędzy systemami decydują głównie sposoby komunikowania się
między aplikacjami.
Zadania.
1. Sprawdź wersję systemu operacyjnego Windows na swoim komputerze; i zapisz.
2. Co oznaczają pojęcia software, hardware?
3. Do czego służy oprogramowanie użytkowe?
4. Wymień warstwy systemu operacyjnego i opisz.
5. Dokonaj podziału systemów operacyjnych ze względu na sposób komunikowania
z użytkownikiem.
Ad. 1.
wersja systemu operacyjnego Windows
Ad. 2.
Software – programy, dzięki którym można korzystać z komputera lub ze współpracujących z
nim urządzeń (np. drukarek, skanerów, itp.). Jest to oprogramowanie komputerowe.
Hardware – urządzenia wchodzące w skład komputera, np. dysk twardy, procesor, karta
rozszerzenia, jak monitor czy drukarka (sprzęt komputerowy).
Ad. 3.
Oprogramowanie użytkowe określa sposób w jaki zostały użyte zasoby systemowe
do rozwiązywania problemów obliczeniowych zadanych przez użytkownika:
- kompilatory,
- systemy baz danych,
- gry,
- oprogramowanie biurowe.
Programy użytkowe
- edytor tekstu
- edytor graficzny
- arkusz kalkulacyjny arkusz kalkulacyjny
- baza danych
- program do tworzenia prezentacji
- przeglądarka internetowa
- programy edukacyjne.
Programy użytkowe są więc, zbiorem programów ułatwiających pracę i poruszanie się
użytkownika w systemie komputerowym (edytory, eksploratory, kompilatory, debuggery,
profilery itp.).
Ad. 4.
W każdym systemie operacyjnym występują mniej lub bardziej wyodrębnione warstwy
składające się na architekturę systemu.
W ogólnym modelu systemu operacyjnego można wyszczególnić następujące warstwy
przypisując im wyszczególnione zadania:
- powłokę, stanowiącą interfejs użytkownika (komunikacja z użytkownikiem) ,
- jądro systemu realizujące jego funkcje (zarządzanie plikami, uruchamianie aplikacji),
- warstwę odpowiedzialna za współpracę ze sprzętem (zarządzanie zasobami maszyny,
komunikacja z innymi maszynami).
Ad. 5.
Pod względem sposobu komunikacji z użytkownikiem rozróżniamy systemy operacyjne:
- tekstowe - komunikują się za pomocą wydawanych z linii poleceń komend, np. DOS,
UNIX
- graficzne - komunikujące się za pomocą graficznych okienek i symboli (ikon),np.
Windows, MacOS, OS2, Linux (KDE, Gnome)