HyperCard je prvý premyslený a pohodlný autorský nástroj na prácu s multimédiami, pretože má odkazy na video a audio materiály, farebnú grafiku, text so zvukom
Multimédiá sú interaktívna technológia, ktorá umožňuje prácu so statickými obrázkami, videom, animáciami, textom a zvukom. Jedným z prvých nástrojov na vytváranie multimediálnej technológie bola hypertextová technológia, ktorá poskytuje prácu s textovými informáciami, obrazmi, zvukom a rečou. Hypertextová technológia v tomto prípade fungovala ako autorský softvérový nástroj.
Technologický pokrok prispel k vzniku multimediálnych systémov: zvýšila sa RAM a externá pamäť počítačov, objavili sa široké grafické možnosti počítačov, zvýšila sa kvalita audio-video zariadení, objavili sa laserové kompaktné disky atď.
Televízia, video a väčšina audio zariadení, na rozdiel od počítačov, pracuje s analógovým signálom. Preto sa vyskytli problémy pri spájaní heterogénnych zariadení s počítačom a ich riadení.
Zvukové karty boli vyvinuté ( zvukový blaster), multimediálne dosky, ktoré implementujú prekladový algoritmus v hardvéri analógový signál diskrétne. K diskom CD bola pripojená pamäť iba na čítanie (CD-ROM).
Na uloženie obrazu statického obrázka na obrazovke s rozlíšením 512 x 482 bodov (pixelov) je potrebných 250 KB. Kvalita obrazu je však slabá. Vyžadovalo si to vývoj softvérových a hardvérových metód na kompresiu a skenovanie dát. Takéto zariadenia a metódy boli vyvinuté s kompresnými pomermi 100:1 a 160:1. To umožnilo umiestniť na jedno CD asi hodinu plnohodnotného ozvučeného videa. IPEG a MPEG sa považujú za najprogresívnejšie metódy kompresie a skenovania.
Steve Jobs v roku 1988 vytvoril zásadne nový typ osobného počítača – NeXT, v ktorom základnými prostriedkami multimediálnych systémov sú architektúra, hardvér a softvér. Boli použité nové výkonné centrálne procesory 68030 a 68040, signálový procesor DSP, ktorý zabezpečoval spracovanie zvuku a obrazu, syntézu a rozpoznávanie reči, kompresiu obrazu a manipuláciu s farbami. Objem Náhodný vstup do pamäťe bola 32 MB, vymazateľná optické disky, štandardne vstavaný sieťové ovládače, ktoré umožňujú pripojenie k sieti, sú poskytované metódy kompresie, skenovania atď. Veľkosť pamäte pevného disku je 105 MB a 1,4 GB.
Technológia NeXT je nový krok v komunikácii človek-stroj. Doteraz sme pracovali s rozhraním WIMP (okno, obrázok, menu, ukazovateľ). NeXT umožňuje pracovať s rozhraním SILK (reč, obraz, jazyk, znalosti). NeXT obsahuje systém e multi mediálna pošta, ktorá vám umožňuje vymieňať si správy, ako je reč, text, grafické informácie atď.
Veľa OS podpora multimediálnej technológie: Windows, od verzie 3.1, DOS 7.0, OS/2 atď. Operačný systém Windows-95 obsahoval multimediálny podporný hardvér, ktorý používateľom umožňuje prehrávať digitalizované video, audio, pohyblivú grafiku, pripojiť rôzne hudobné syntetizátory a nástroje. Windows-95 vyvinul špeciálnu verziu systém súborov na podporu vysokokvalitného prehrávania zvuku, videa a animácií. Mediálne súbory sú uložené na disku CD-ROM, pevnom disku alebo sieťovom serveri. Digitalizované video sa zvyčajne ukladá do súborov s príponou AVI, zvukové informácie - do súborov s príponou WAV, zvuk vo forme MIDI rozhranie- v súboroch s príponou MID. Na ich podporu bol vyvinutý súborový subsystém, ktorý zabezpečuje prenos informácií z CD-ROM optimálnou rýchlosťou, čo je nevyhnutné pri prehrávaní audio a video informácií.
Aj z takéhoto krátkeho vymenovania možností multimediálnej techniky je zrejmé, že trh s počítačmi sa zbližuje, softvér, spotrebný tovar a výrobné prostriedky oboch. Existuje trend smerom k rozvoju multimediálnych akcelerátorov. multimediálny akcelerátor - softvér a hardvér, ktorý kombinuje základné možnosti grafických akcelerátorov s jednou alebo viacerými multimediálnymi funkciami, ktoré zvyčajne vyžadujú inštaláciu ďalších zariadení do počítača. K multimediálnym funkciám vzťahovať digitálne filtrovanie a škálovanie videa, hardvérová digitálna kompresia/skenovanie videa, zrýchlenie grafických operácií súvisiacich s trojrozmernou grafikou (3D), podpora živého videa na monitore, výstup kompozitného videa, výstup TV signálu (televízneho) na monitor. Grafický akcelerátor predstavuje aj softvérové a hardvérové nástroje na zrýchlenie grafických operácií: prenos dátového bloku, maľovanie objektu a podpora hardvérového kurzora. Dochádza k vývoju mikroobvodov s cieľom zvýšiť výkon elektronických zariadení a minimalizovať ich geometrické rozmery. Čipy, ktoré fungujú ako komponenty zvukovej karty, sú spojené na jedinom čipe veľkosti zápalkovej škatuľky. A v tomto neexistuje žiadny limit.
Do 90. rokov. bolo vyvinutých viac ako 60 softvérových balíkov s multimediálnou technológiou. V tom istom čase štandard neexistoval a v tom istom roku Microsoft a IBM súčasne navrhli dva štandardy. IBM navrhla štandard Ultimedia a Microsoft navrhol MPC. Iné výrobné firmy začali vyvíjať softvérové balíky založené na týchto štandardoch. V súčasnosti sa používa štandard MPC-2, okrem toho boli vyvinuté štandardy pre jednotky CD-RQM, Sound Blaster - zvukové karty, MIDI rozhranie - štandard pre pripojenie rôznych hudobných syntetizátorov, DCI rozhranie - rozhranie s ovládačmi displeja, ktoré umožňujú prehrávať video informácie na celej obrazovke, MCI rozhranie - rozhranie pre ovládanie rôznych multimediálnych zariadení, štandardy pre grafické adaptéry. Apple spolupracoval so spoločnosťou FujiFilm na vývoji prvého priemyselného štandardu EEEP1394 pre vývoj čipovej sady Fire Wire, ktorý umožňuje digitálne prepojenie mnohých spotrebiteľských produktov, ako je napríklad videokamera, na použitie v multimediálnych technológiách.
Vznik multimediálnych systémov spôsobil revolúciu v takých oblastiach, ako je vzdelávanie, počítačové školenia, podnikanie a ďalšie oblasti profesionálnej činnosti. Multimediálna technológia vytvorila predpoklady pre uspokojenie rastúcich potrieb spoločnosti. Umožnilo nahradiť technocentrický prístup (plánovanie priemyslu závisí od prognózy možných technológií) antropocentrickým prístupom (priemysel riadi trh). Poskytuje možnosť dynamicky sledovať individuálne požiadavky globálneho trhu, čo sa odráža v trende k malosériovej výrobe. Fenomén multimédií demokratizuje vedeckú, umeleckú a priemyselnú tvorivosť. Práve autorské technológie spolu so sieťovými zabezpečovali proces informatizácie spoločnosti.
V súčasnosti sú multimediálne technológie rýchlo sa rozvíjajúcou oblasťou informačných technológií. Značný počet veľkých a malých firiem, technických univerzít a štúdií (najmä IBM, Apple, Motorola, Philips, Sony, Intel atď.) aktívne pracuje týmto smerom. Oblasti použitia sú mimoriadne rozmanité: interaktívne vzdelávacie a informačné systémy, CAD, zábava atď.
Hlavné charakteristické vlastnosti týchto technológií sú:
Spojenie viaczložkového informačného prostredia (text, zvuk, grafika, fotografie, video) v homogénnej digitálnej reprezentácii;
Zabezpečenie spoľahlivého (žiadne skreslenie pri kopírovaní) a dlhodobého skladovania (záruka termín uchovávanie – desiatky rokov) veľkého množstva informácií;
Jednoduchosť spracovania informácií (od rutinných až po kreatívne operácie).
Dosiahnutý technologický základ je založený na použití nového štandardu optických médií DVD (Digital Versalite/Video Disk), ktorý má kapacitu niekoľko a desiatok gigabajtov a nahrádza všetky doterajšie: CD-ROM, Video-CD, CD -zvuk. Použitie DVD umožnilo implementovať koncept homogenity digitálnych informácií. Jedno zariadenie nahrádza audioprehrávač, videorekordér, CD-ROM, diskovú mechaniku, slider a pod. Optické DVD nosiče sa z hľadiska prezentácie informácií približujú k úrovni virtuálnej reality.
Viaczložkové multimediálne prostredie je vhodné rozdeliť do troch skupín: audio sekvencia, videosekvencia, textové informácie.
Zvuková sekvencia môže obsahovať reč, hudbu, efekty (zvuky ako hluk, hromy, vŕzganie atď., zjednotené označením WAVE (vlna). Hlavným problémom pri použití tejto multimediálnej skupiny je informačná kapacita. Nahrať jednu minútu VLNY zvuk najvyššia kvalita je potrebných asi 10 MB pamäte, takže štandardná veľkosť CD (až 640 MB) vám umožňuje nahrať maximálne hodinu WAVE. Na vyriešenie tohto problému sa používajú metódy kompresie zvukových informácií.
Ďalším smerom je využitie zvukov v multiprostredí (jednohlasná a polyfónna hudba, až po orchester, zvukové efekty) MIDI (Musical Instrument Digitale Interface). V tomto prípade sú zvuky hudobných nástrojov, zvukové efekty syntetizované programom riadenými elektronickými syntetizátormi. Korekcia a digitálny záznam MIDI zvukov sa vykonáva pomocou hudobných editorov (sekvenčných programov). Hlavnou výhodou MIDI je malá potreba pamäte – 1 minúta MIDI zvuku zaberie v priemere 10 kb.
Videosekvencia v porovnaní so zvukovou sekvenciou sa vyznačuje väčším počtom prvkov. Prideľte statické a dynamické videosekvencie.
Statické zábery zahŕňajú grafiku (kresby, interiéry, povrchy, symboly v grafickom režime) a fotografie (fotografie a naskenované obrázky).
Dynamická videosekvencia je sekvencia statických prvkov (snímok). Možno rozlíšiť tri typické skupiny:
Normálne video (životné video) - sekvencia fotografií (asi 24 snímok za sekundu);
Kvázi-video - riedka sekvencia fotografií (6-12 snímok za sekundu);
Animácia – sled nakreslených obrázkov. Prvý problém pri implementácii videosekvencií je vyriešený
kapacita obrazovky a počet farieb. Existujú tri oblasti:
Štandard VGA poskytuje rozlíšenie 640 x 480 pixelov (bodov) na obrazovke pri 16 farbách alebo 320 x 200 pixelov pri 256 farbách;
Štandard SVGA (512 kb video pamäť, 8 bitov/pixel) poskytuje rozlíšenie 640 x 480 pixelov s 256 farbami;
24-bitové video adaptéry (2 MB video pamäte, 24 bit/pixel) umožňujú 16 miliónov farieb.
Druhým problémom je množstvo pamäte. V prípade statických obrázkov vyžaduje jedna celá obrazovka nasledujúce množstvo pamäte:
V režime 640 x 480, 16 farieb - 150 kb;
V režime 320 x 200, 256 farieb - 62,5 kb;
V režime 640 x 480, 256 farieb - 300 kb.
Takéto významné objemy pri implementácii audio a video sekvencií určujú vysoké požiadavky na pamäťové médium, video pamäť a rýchlosť prenosu informácií. "
Pri umiestňovaní textových informácií na CD-ROM nevznikajú žiadne ťažkosti a obmedzenia z dôvodu veľkého informačného objemu optického disku.
Hlavné smery používania multimediálnych technológií:
Elektronické publikácie na účely vzdelávania, zábavy atď.;
V telekomunikáciách s celým radom možných aplikácií od sledovania vlastnej televíznej relácie a výberu správnej knihy až po účasť na multimediálnych konferenciách. Takýto vývoj sa nazýva informačná diaľnica;
Multimediálne informačné systémy („multimediálne kiosky“), ktoré poskytujú vizuálne informácie na žiadosť používateľa.
Z pohľadu technické prostriedky Trh zahŕňa ako plne vybavené multimediálne počítače, tak aj samostatné komponenty a subsystémy (Multimedia Upgrade Kit), vrátane zvukových kariet, CD mechanik, joystickov, mikrofónov a akustických systémov.
Pre osobné počítače Trieda IBM PC schválila špeciálny štandard MPC, ktorý definuje minimálnu hardvérovú konfiguráciu na prehrávanie multimediálnych produktov. Pre optické disky CD-ROM bol vyvinutý medzinárodný štandard (ISO 9660).
Ekonomika - na konci dokumentu
Môžete sa zoznámiť s definíciou pojmu „hardvérová akcelerácia“, napríklad v tomto článku sa pokúsime odpovedať na túto otázku čo najstručnejšie a jasnejšie pre jednoduchého používateľa PC a okrem toho zvážte, ako ho vypnúť a v akých prípadoch to môže vyžadovať.
Hardvérová akcelerácia je spôsob, ako zvýšiť rýchlosť konkrétneho počítačového programu a operačného systému (OS) ako celku na základe prerozdelenia záťaže medzi procesor (CPU) a grafickú kartu. Tie. Úlohy spracovania videa a grafiky sa presúvajú z CPU na grafickú kartu, čo v konečnom dôsledku umožňuje nielen mierne znížiť zaťaženie procesora, ale aj dosiahnuť zvýšenie výkonu, a to ako pre jednu aplikáciu, tak pre celý systém. k zdrojom grafickej karty.
Stáva sa, že v dôsledku rôznych chýb v počítačových programoch, ovládačoch grafickej karty atď. môže prítomnosť zrýchlenia nepriaznivo ovplyvniť činnosť počítača, čím sa systém stáva nestabilným, čo vedie k zamrznutiu, zlyhaniu, artefaktom a iným problémom pri práci s počítačom. počítač. V týchto prípadoch na odstránenie chýb a zabezpečenie stability, hardvérová akcelerácia lepšie.
Zvážte spôsob, ako vypnúť hardvérovú akceleráciu na príklade prehrávača flash.
Otvorte vo svojom prehliadači ľubovoľnú webovú stránku s flash animáciou alebo videom pomocou technológie Flash, kliknite na objekt flash kliknite pravým tlačidlom myši myšou (RMB) a vyberte v obsahové menu položka "Parametre" (ako na snímke obrazovky).
To je všetko, takže aplikáciám zakážeme zrýchlenie.
Zakázanie hardvérovej akcelerácie na úrovni operačného systému nie je vždy možné (voliteľne závisí od ovládača grafickej karty) a zriedkavo, keď jej prítomnosť spôsobuje chyby alebo zlyhania v systéme Windows, napríklad v systéme Windows 7.
Ak chcete vypnúť hardvérovú akceleráciu v systéme Windows, kliknite pravým tlačidlom myši na pracovnú plochu a vyberte položku Rozlíšenie obrazovky.
Prednáška 8 Softvér a hardvér informačné technológie
Základné pojmy:
Hardvér, Softvér a Brainware;
Programový a systémový softvér;
Operačný systém, nástroje a ovládače;
Inštrumentálny a aplikovaný softvér;
Integrované balíky alebo balíky aplikácií;
Klasifikácia počítačových technických prostriedkov informačných technológií;
Počítačová architektúra;
SOHO a SMB systémy.
Komponenty softvérových a hardvérových počítačových zariadení
Nasledujúce výrazy sa zvyčajne používajú na označenie hlavných komponentov softvérových a hardvérových počítačových nástrojov:
softvér- súbor programov používaných v počítači alebo softvérových nástrojov, ktoré predstavujú vopred určené, jasne definované postupnosti aritmetických, logických a iných operácií.
Hardvér – technické zariadenia počítač ("hardvér") alebo hardvér vytvorený predovšetkým pomocou elektronických a elektromechanických prvkov a zariadení.
Brainware- vedomosti a zručnosti potrebné na to, aby používatelia mohli kompetentne pracovať na počítači (počítačová kultúra a gramotnosť).
Práca počítačov, akýchkoľvek výpočtových zariadení je riadená rôznymi druhmi programov. Bez programov nie je žiadny počítač viac ako hromada železa. Počítačový program (angl. “Program”) je zvyčajne postupnosť operácií vykonávaných počítačom na realizáciu nejakej úlohy. Môže to byť napríklad program na úpravu textu alebo kreslenie.
2. Softvér informačných technológií
softvér (softvér)- Toto softvér informačných technológií. Zahŕňajú vytváranie, používanie počítačových programov na rôzne účely a umožňujú technickým prostriedkom vykonávať operácie so strojovo čitateľnými informáciami.
Počítačové programy, rovnako ako akékoľvek iné strojovo čitateľné informácie, sú uložené v súboroch. Programy píšu (kompilujú, vytvárajú) programátori v špeciálnych vysokoúrovňových strojových algoritmických jazykoch (Basic, Fortran, Pascal, C atď.). Dobrý program obsahuje: jasne definované a odladené funkcie, pohodlné prostriedky interakcie s používateľom (rozhranie), návod na použitie, licenciu a záruku, balenie. Programy pre používateľov môžu byť platené, shareware, bezplatné atď.
Existujú klasifikácie softvéru podľa účelu, funkcií, úloh na riešenie a ďalších parametrov.
Podľa dohody A vykonávané funkcie V informačných technológiách sa používajú tri hlavné typy softvéru:
Ryža. 8.1. Štruktúra softvéru podľa účelu a funkčných vlastností.
Všeobecný systémový softvér - ide o súbor programov na všeobecné použitie, ktoré slúžia na správu počítačových zdrojov (centrálny procesor, pamäť, vstup-výstup), ktoré zabezpečujú chod počítača a počítačových sietí. Je určený na riadenie chodu počítačov, vykonávanie jednotlivých servisných funkcií a programovanie. Všeobecný systémový softvér zahŕňa: základné, programovacie jazyky a servis.
Základný softvér zahŕňa: operačné systémy, operačné shelly a sieťové operačné systémy.
operačný systém(OS) je súbor vzájomne prepojených programov určených na automatizáciu plánovania a organizácie procesu spracovania programov, vstupno-výstupného a dátového manažmentu, prideľovania zdrojov, prípravy a ladenia programov a ďalších pomocných.
OS spúšťa počítač, monitoruje chod lokálnych a sieťových počítačov, plánuje s ich pomocou riešenie úloh, sleduje ich vykonávanie, riadi vstup a výstup dát atď.
Hlavným dôvodom potreby OS je, že základné operácie pre prácu s počítačovými zariadeniami a správu jeho zdrojov sú operácie na veľmi nízkej úrovni. Akcie vyžadované užívateľom a aplikačnými programami pozostávajú z niekoľkých stoviek alebo tisícok takýchto základných operácií. Napríklad na vykonanie procedúry kopírovania súborov je potrebné vykonať tisíce operácií na spustenie príkazov jednotky, kontrolu ich vykonania, vyhľadávanie a spracovanie informácií v alokačných tabuľkách súborov na diskoch atď. Operačný systém tieto podrobnosti pred používateľom skrýva a vykonáva tieto postupy.
Existujú jednoprogramové, viacprogramové (multitasking), jedno a viacužívateľské, sieťové a nesieťové operačné systémy.
Sieťový OS- súbor programov, ktoré zabezpečujú spracovanie, prenos, ukladanie údajov v sieti; prístup ku všetkým svojim zdrojom, distribúciu a redistribúciu rôznych sieťových zdrojov.
Operačný plášť- ide o softvérový doplnok operačného systému; špeciálny program určený na uľahčenie práce a komunikácie používateľov s operačným systémom (Norton Commander, FAR, Windows Commander, Explorer atď.). Transformujú nepohodlné používateľské rozhranie príkazového riadku na používateľsky prívetivé grafické rozhranie alebo rozhranie typu menu. Shelly poskytujú používateľovi pohodlný prístup k súborom a rozsiahle služby.
Programovacie jazyky sú špeciálne príkazy, operátory a ďalšie nástroje používané na písanie a ladenie programov. Zahŕňajú správne jazyky a pravidlá programovania, prekladače, kompilátory, linkery, debuggery atď.
Ladenie programu(Angličtina " ladenie“) je proces zisťovania a opravy chýb v počítačový program; etapa riešenia počítačových problémov, v ktorej sa odstraňujú zjavné chyby v programe. Vykonáva sa podľa výsledkov získaných v procese testovania počítačového programu a vykonáva sa pomocou špeciálnych softvérových nástrojov - debuggerov.
Debugger(Angličtina " debugger”) je program, ktorý vám umožňuje preskúmať vnútorné správanie vyvíjaného programu. Poskytuje spustenie programu krok za krokom so zastavením po každom príkaze, zobrazenie aktuálnej hodnoty premennej, nájdenie hodnoty ľubovoľného výrazu atď.
Prekladatelia sú programy, ktoré poskytujú preklad z programovacieho jazyka do strojového jazyka počítačov.
V rámci celej služby BY pre OS obsahuje ovládače a pomocné programy. Vodiči- Ide o špeciálne súbory operačného systému, ktoré rozširujú jeho možnosti a sú súčasťou jeho zloženia na usporiadanie nastavení operačného systému na používanie rôznych vstupno-výstupných zariadení, nastavenie regionálnych parametrov (jazyky, formáty času, dátumy a čísla) atď. Pomocou ovládačov môžete k počítaču pripojiť nové externé zariadenia alebo využívať existujúce zariadenia neštandardným spôsobom.
Obslužné programy- Toto užitočné programy, ktorý dopĺňa a rozširuje možnosti operačného systému. Niektoré z nich môžu existovať oddelene od operačného systému. Táto trieda programov zahŕňa archivátory, zálohovacie programy atď.
Okrem toho systémový softvér pre celú službu zahŕňa testovacie a diagnostické programy, programy antivírusová ochrana a údržbe siete.
Testovacie a diagnostické programy sú určené na kontrolu výkonu jednotlivých počítačových uzlov, chodu programov a odstraňovanie porúch zistených pri testovaní.
Antivírusové programy používa sa na diagnostiku, detekciu a elimináciu vírusových programov, ktoré narúšajú normálnu prevádzku počítačového systému.
Nástrojový softvér alebo softvérové nástroje(IPO) sú polotovary alebo konštruktéry používané pri vývoji, úprave alebo vývoji iných programov. Umožňujú vám vytvárať rôzne používateľské programy aplikácií. IPO zahŕňa: DBMS, editory, debuggery, pomocné systémové programy, grafické balíky, dizajnérov vzdelávacích, herných, testovacích a iných programov. Účelom sú blízke programovacím systémom.
Aplikačný softvér (PPO) resp aplikačný softvér používané na riešenie konkrétnych problémov. Tieto programy pomáhajú používateľom vykonávať úlohy, ktoré potrebujú na svojich počítačoch. Niekedy sa takéto programy nazývajú aplikácie.
PPO je svojou povahou orientovaný na problémy. Zvyčajne má dve zložky: používateľský a problematický aplikačný softvér.
TO užívateľský softvér zahŕňajú: textové, tabuľkové a grafické editory a iné podobné programy, napríklad vzdelávacie a voľnočasové.
Nazýva sa súbor niekoľkých užívateľských programov, ktoré sa funkčne dopĺňajú a podporujú jedinú informačnú technológiu aplikačný softvérový balík integrovaný softvérový balík alebo integrovaný softvér. Softvérové balíky vykonávajú funkcie, pre ktoré boli predtým vytvorené špecializované programy. Ako príklad si vezmime PPP Microsoft Office, ktorý zahŕňa: textový a tabuľkový procesor, Access DBMS, Power Point a ďalšie programy.
Problémový softvér- ide o špecializovaný softvér, napríklad účtovné programy, programy v oblasti poisťovníctva a pod.
Okrem tých, ktoré sú uvedené, uvádzame nasledujúce aplikačné programy: vzdelávacie, výcvikové a simulátory, multimédiá, zábava, vrát. počítačové hry, odkaz (encyklopédie, slovníky a príručky) atď.
Akékoľvek počítačové programy bežia na akýchkoľvek technických prostriedkoch informačných technológií.
Poskytnúť maximálny výkon a správna prevádzka využíva hardvér a softvér, ktoré sú navzájom veľmi prepojené a jasne interagujú v rôznych smeroch. Teraz sa dotkneme úvahy o hardvéri, pretože spočiatku je to práve on, kto zaujíma dominantné postavenie pri zabezpečovaní výkonu akéhokoľvek počítača alebo dokonca mobilného systému.
Hardvér systému: Všeobecná klasifikácia
Čo teda riešime? V skutočnosti je zložitý hardvér známy každému a každému. V skutočnosti to mnohí používatelia nazývajú počítačový hardvér. Hardvér je v skutočnosti presne „hardvér“ a nie softvérové komponenty žiadneho z nich počítačový systém. V najjednoduchšej verzii klasifikácie sú rozdelené na vnútorné a vonkajšie.
Okrem toho v tomto rozdelení možno rozlíšiť tri hlavné a najvýznamnejšie triedy zariadení:
- Vstupné zariadenia;
- výstupné zariadenia;
- zariadenia na ukladanie informácií.
Samostatne stojí za zmienku hlavné prvky počítačových systémov, ako je základná doska, procesor atď., Ktoré nie sú zahrnuté v žiadnej z vyššie uvedených tried a sú základnými prvkami, bez ktorých žiadny počítač jednoducho nebude fungovať.
Základné prvky počítača
Pri popise hardvéru akéhokoľvek počítača sa oplatí začať najdôležitejším prvkom - základnou doskou, na ktorej sú umiestnené všetky vnútorné prvky. A externé zariadenia sú k nemu pripojené vďaka použitiu rôznych konektorov a slotov.
Dnes existuje pomerne veľa odrôd "základných dosiek" a ich výrobcov. Pravda, takéto dosky pre stolné počítače a notebooky sa môžu líšiť tvarom a usporiadaním jednotlivých prvkov. Napriek tomu sa podstata ich aplikácie v počítačových systémoch nemení.
Druhým najdôležitejším prvkom je CPU, ktorý je zodpovedný za rýchlosť. Jednou z hlavných charakteristík je frekvencia hodín, vyjadrené v mega- alebo gigahertzoch, alebo jednoduchšie, hodnota, ktorá určuje, koľko základných operácií môže procesor vykonať za jednu sekundu. Je ľahké uhádnuť, že rýchlosť nie je nič iné ako pomer počtu operácií k počtu cyklov, ktoré sú potrebné na vykonanie (výpočet) jednej elementárnej operácie.
Počítačový hardvér je nepredstaviteľný bez RAM a pevné disky súvisiace s úložnými zariadeniami. O nich sa bude diskutovať o niečo neskôr.
Firmvér a hardvér
Moderné počítače využívajú aj hybridné zariadenia, ako je ROM alebo permanentná pamäť CMOS len na čítanie, ktorá je základom základného vstupno-výstupného systému nazývaného BIOS.
Toto nie je len "železný" čip umiestnený na základná doska. Má vlastný firmvér, ktorý umožňuje nielen ukladať nemenné dáta, ale aj testovať interné komponenty v čase zapnutia počítača. Pravdepodobne si mnohí majitelia stacionárnych počítačov všimli, že v okamihu, keď sú zapnuté, je počuť signál systémového reproduktora. To len naznačuje, že kontrola zariadenia bola úspešná.
Nástroje na zadávanie textu
Teraz sa zamerajme na vstupné zariadenia. Zapnuté tento moment ich odrôd je pomerne veľa a súdiac podľa vývoja IT technológií ich bude čoskoro ešte viac. V tomto zozname sa však za základné považujú:
- klávesnica;
- myš (trackpad pre notebooky);
- joystick;
- digitálny fotoaparát;
- mikrofón;
- externý skener.
Každé z týchto zariadení umožňuje zadávať iný typ informácií. Napríklad grafika sa zadáva skenerom, obraz sa zadáva pomocou fotoaparátu, text sa zadáva na klávesnici atď. Myš aj trackpad sú však okrem všetkého aj ovládačmi (manipulátormi).
Čo sa týka klávesnice, ovládacie funkcie v nej sa využívajú pomocou tlačidiel alebo ich kombinácií. Zároveň môžete pristupovať aj k určitým funkciám, parametrom a príkazom operačných systémov alebo iného softvéru.
Výstup informácií znamená
Hardvér je nepredstaviteľný bez výstupných zariadení. Štandardný zoznam obsahuje:
- monitorovať;
- Tlačiareň;
- ploter;
- zvukový a video systém;
- multimediálny projektor.
Tu hlavným je počítačový monitor alebo obrazovka notebooku. Je predsa jasné, že pri moderných metódach objektovo orientovaného programovania sa interakcia s používateľom uskutočňuje prostredníctvom GUI, hoci táto situácia je rovnako aplikovateľná na systémy, v ktorých sa očakáva vstup príkazov. V každom prípade by mal používateľ vidieť, čo sa zobrazuje na obrazovke.
Pokiaľ ide o ostatné prvky, sú žiaduce, aj keď nie povinné (no, možno grafický adaptér, bez ktorej moderné systémy môže alebo nemusí fungovať).
Prostriedky na ukladanie informácií
Nakoniec, jednou z najdôležitejších tried sú zariadenia na ukladanie informácií. Ich prítomnosť, či vnútorné komponenty alebo externé médiá, proste nutnosť. Táto trieda zahŕňa tieto odrody:
- pevný disk (pevný disk);
- RAM;
- rýchla vyrovnávacia pamäť;
- externé mechaniky (diskety, USB zariadenia).
Niekedy sem patrí aj BIOS s pamäťou CMOS, avšak, ako už bolo spomenuté vyššie, ide skôr o hybridné zariadenia, ktoré možno rovnako zaradiť do rôznych kategórií.
Samozrejme, hlavné miesto tu zaujímajú pevné disky a "RAM". HDD- ide o hardvérový informačný nástroj (alebo skôr prostriedok na jeho ukladanie), pretože je na ňom uložený natrvalo a v pamäti RAM - dočasne (keď sa programy spúšťajú alebo bežia, obsah sa skopíruje atď.).
Keď vypnete počítač, pamäť RAM sa automaticky vymaže, ale informácie z pevného disku nezmiznú. V zásade teraz súťažia s pevným diskom a vymeniteľné médiá ako veľkokapacitné USB zariadenia, no diskety a optické disky upadajú do zabudnutia, už len pre ich nízku kapacitu a možnosť fyzického poškodenia.
Komunikačné zariadenia
Voliteľnou triedou, aj keď je v modernom svete veľmi populárna, možno nazvať aj zariadenia zodpovedné za poskytovanie komunikácie medzi jednotlivými počítačovými terminálmi pripojenými priamo aj v sieťach (alebo aj na úrovni prístupu k internetu). Tu sú hlavné zariadenia:
- sieťové adaptéry;
- smerovače (modemy, smerovače atď.).
Ako je už jasné, pri organizovaní sietí (pevných alebo virtuálnych) pri poskytovaní prístupu na World Wide Web sa bez nich nezaobídete. Málokto však dnes vie, že napríklad dva počítače sa dajú spojiť priamo káblom, ako to bolo pred dvadsiatimi rokmi. Samozrejme, vyzerá to trochu neprakticky, ale nemali by ste na túto možnosť zabúdať, najmä ak potrebujete skopírovať veľké množstvo informácií a nemáte po ruke žiadne vhodné médium.
Zariadenia na zabezpečenie a ochranu údajov
Teraz ešte o jednom type zariadení. Ide o nástroje hardvérovej ochrany, medzi ktoré patria napríklad „železné“ firewally, nazývané aj firewally (firewall z angličtiny – „wall of fire“).
Z nejakého dôvodu je dnes väčšina používateľov zvyknutá na to, že firewall (aka firewall) je výlučne. Pri organizovaní sietí so zvýšenou úrovňou bezpečnosti je použitie takýchto komponentov nielen žiaduce, ale niekedy dokonca jednoducho nevyhnutné. Súhlas, pretože softvérová časť nie vždy zvláda svoje funkcie a nemusí včas reagovať na zásahy do chodu siete zvonku, nehovoriac o prístupe k údajom uloženým na pevné disky počítačov alebo serverov.
Interakcia softvéru a hardvéru
Takže sme stručne zhodnotili hardvér. Teraz pár slov o tom, ako interagujú so softvérovými produktmi.
Súhlasíte, že operačné systémy, ktoré používateľovi poskytujú prístup k výpočtovým schopnostiam počítača, majú svoje vlastné požiadavky. Moderné „operačné systémy“ požierajú toľko zdrojov, že jednoducho nebudú fungovať so zastaranými procesormi, ktorým chýba výpočtový výkon, alebo pri absencii potrebného množstva pamäte RAM. Mimochodom, to platí rovnako pre moderné aplikačné programy. A, samozrejme, toto nie je zďaleka jediný príklad takejto interakcie.
Záver
Na záver treba povedať, že hardvér moderný počítač bola zvažovaná pomerne stručne, ale je možné vyvodiť závery o klasifikácii hlavných prvkov systému. Okrem toho stojí za zmienku, že počítačová technológia sa vyvíja, a to vedie aj k tomu, že je čoraz viac externých a interných zariadení rôznych typov (vezmite si napríklad virtuálne prilby). Ale čo sa týka základnej konfigurácie, v tomto prípade sú uvedené najdôležitejšie komponenty, bez ktorých dnes nemôže existovať žiadny počítačový systém. Z pochopiteľných dôvodov sa tu však nepočítalo s mobilnými zariadeniami, pretože ich zariadenie sa trochu líši od počítačových terminálov, aj keď majú pomerne veľa spoločného.
Článok pojednáva o hardvérových a softvérových nástrojoch na vývoj a ladenie rádioelektronických zariadení postavených na báze mikrokontrolérov Renesas Technology.
Široký výber prvotriednych hardvérových a softvérových nástrojov umožňuje písanie a ladenie programový kód zariadenia a systémy efektívne a jednoduché.
Medzi tieto nástroje patria (obr. 1) vyhodnocovacie súpravy, prostredie na vývoj a ladenie softvéru, sada softvérových nástrojov (kompilátor, linker, optimalizátor, assembler, prevodník formátov, štandardné knižnice atď.), simulátor debuggerov, konfigurátor periférnych modulov, emulátory - debuggerov rôznych úrovní, vrátane real-time, systémových platforiem, real-time operačných systémov, programátorov.
Ryža. 1. Príklad softvérového a hardvérového komplexu vývojára vrátane emulátora plnej rýchlosti
softvér
Hlavným článkom vývoja softvéru pre mikrokontroléry je High$performance Embedded Workshop - HEW (obr. 2) - vysoko efektívne prostredie na vývoj softvéru, ktoré je univerzálne pre všetky mikrokontroléry od Renesas Technology. Ide o grafické prostredie na vývoj softvéru s balíkom kompilátora C/C++, ktorý má typické rozhranie pre programy tohto druhu. Všetky prvky rozhrania HEW prostredia, ako sú rôzne ponuky okien, panely nástrojov, stavové riadky, priradené okná a kontextové lokálne ponuky, sú zamerané na zjednodušenie vytvárania a správy softvérových projektov koncových produktov.
HEW Software Development Environment poskytuje nasledujúce funkcie:
- vytvorenie a úprava projektu
- grafická konfigurácia obslužných programov kompilátora
- projekt stavia
- ladenie
- kontrola verzií.
HEW má pokročilý integrovaný simulátor, ktorý vám umožňuje ladiť kód vašej aplikácie, aj keď nemáte správny hardvér. Okrem toho vám zostava nástrojov kompilátora C/C++, prepojených s prostredím HEW, umožňuje generovať kód, ktorý je optimalizovaný pre rýchlosť vykonávania a/alebo pamäťovú stopu.
Jednotné rozhranie - rôzne funkcie. Môžete sa rýchlo naučiť výkonné nástroje potrebné na vytvorenie programu. Nie poslednú úlohu v tom zohráva pohodlná správa týchto nástrojov.
Ryža. 2. Rozhranie vývojového prostredia HEW
Efektívnosť práce sa navyše zvyšuje použitím jednotného rozhrania, ktoré má rovnaký vzhľad a dojem pre všetky mikrokontroléry a mikroprocesory Renesas. Okrem toho môže byť rozhranie nakonfigurované tak, aby vytvorilo prostredie, ktoré je najvhodnejšie pre vývoj konkrétnej aplikácie.
„Sprievodcovia“ uľahčujú dokončenie úvodných krokov. Prítomnosť „sprievodcov“ generátora projektov (obr. 3), ktorý je súčasťou prostredia HEW, zjednodušuje písanie programu. Vývojár ich môže použiť na pomoc pri nastavovaní konfigurácie, výbere ladiacich objektov a vytváraní spúšťacieho kódu.
Ryža. 3. Šablóny a „sprievodcovia“ projektov, ktoré zjednodušujú generovanie optimálneho kódu
Nové funkcie, ktoré pomáhajú optimalizovať programový kód. Vstavaný simulátor/ladiaci program má špeciálne funkcie a okná na skúmanie programového kódu získaného ako výsledok kompilácie:
- okno profilovania kódu (umožňuje zobraziť štatistické informácie v textovej a grafickej forme)
- schopnosť analýzy výkonu
- okno analyzátora využitia zdrojového kódu.
Pomocné analytické nástroje, ktoré vám pomôžu pochopiť fungovanie a štruktúru programu:
- analyzátor zásobníka
- program na prezeranie kódu a súboru distribúcie údajov (*.map) vygenerovaného linkerom.
Nástroje na generovanie optimalizovaného C/C++ kódu. Nástroje Renesas (kompilátor, assembler a linker) sú plne v súlade so špecifikáciou jazyka C++ a sú spätne kompatibilné s jazykom C. Implementujú rozšírenia, ktoré umožňujú plnú kontrolu nad vloženým systémom pomocou samotného jazyka C bez použitia vložiek assembleru . Tieto rozšírenia zahŕňajú:
- prerušovať rutiny
- operácie podmieneného registra
- Príkaz spánku
- pseudofunkcie na volanie rôznych príkazov, napríklad príkazy na násobenie s akumuláciou alebo príkazy na sčítanie a odčítanie desatinných čísel
- riadenie optimalizácie volaní funkcií a adresovania v súlade s možnosťami architektúry zariadenia a príkazového systému.
Optimalizačný linker generuje kód, ktorý obsahuje iba použité bloky, čím sa vykonáva globálna optimalizácia celej aplikácie.
Bezplatná demo verzia balíka HEW. Flexibilná licenčná politika spoločnosti Renesas pre jej produkty znamená, že si môžete stiahnuť bezplatnú demo verziu kompilačného balíka HEW a používať ju bez obmedzenia po dobu 60 dní. Táto funkcia je veľmi užitočná na testovanie efektivity skompilovaného optimalizovaného kódu a výkonu architektúry. Po tomto období je veľkosť vygenerovaného kódu obmedzená na 64 kb, čo nám však nebráni v skúmaní architektúry mikrokontrolérov či experimentovaní s periférií. Demo verzia prostredia HEW sa líši od plná verzia iba obmedzením veľkosti kompilovaného kódu. Preto je možné vygenerovať plnohodnotný kód pre zariadenia postavené na báze nižších modelov mikrokontrolérov (s menej ako 64 kB ROM).
Integrované nástroje na ladenie balíkov HEW. Podpora ladenia modulárnych objektov je poskytovaná priamo prostredím HEW, takže svoju aplikáciu môžete zostaviť a ladiť bez toho, aby ste opustili prostredie. „Sprievodca“ relácie ladenia vám umožňuje pridať do pracovného prostredia nasledujúce objekty ladenia:
- simulátor
- emulátory v obvode (séria E6000)
- JTAG$emulátory (E10A, E8)
- hodnotiace rady s rezidentným monitorom.
Flash Development Toolkit (FDT) Renesas je jednoducho použiteľný flash programovací nástroj pre rodinu mikrokontrolérov H8. Umožňuje vám vytvárať projekty, ktoré kombinujú viacero súborov obsahujúcich záznamy s$ do jedného bootovacieho obrazu, ako aj ukladať parametre pripojenia na zjednodušenie správy procesu programovania zariadenia.
FDT podporuje:
- priame pripojenie USB zariadení s režimom USB bootovania
- sériová komunikácia rýchlosťou až 115200 baud
- hex editor obrázkov
- vydávanie rôznych správ, ktoré pomáhajú pri práci na projekte
- hardvér.
Hardvér je dostupný v rôznych cenové kategórie, počnúc lacnými súpravami na ladenie a štartovacími súpravami RSK (Renesas Starter Kit).
Ladiace súpravy. Testovacie súpravy a súpravy RSK (obrázok 4) sú lacnou hardvérovou možnosťou na vyhodnotenie výkonu mikrokontroléra. Každá súprava obsahuje zostavenú dosku a CD, ktoré obsahuje:
- skúšobná verzia balíka HEW, kompilátory jazyka C/C++ a linker monitora rezidentný v ladiacom programe
- Nástroj Flash Development Toolkit (FDT).
Ryža. 4. RSK Entry Level Kit
Disk CD obsahuje aj príručku pre rýchly štart, ktorá podrobne popisuje proces inštalácie softvéru, ako aj kompletnú súpravu dokumentácie vzdelávacie projekty a vzdelávacie softvérový modul"Projektový generátor" pre prostredie HEW.
Emulátory E8 a E10A-USB v obvode. Emulátory E8 a E10A$USB (obr. 5, resp. 6) sú určené na pripojenie k ladiacemu rozhraniu JTAG. Tieto lacné zariadenia poskytujú ladenie v reálnom čase pomocou špecializovaných zdrojov mikrokontroléra, ktorý je súčasťou ladeného zariadenia. Emulátory sú pripojené k užívateľskému systému cez rozhranie, ktoré je možné použiť ako na jeho ladenie, tak aj na programovanie flash pamäte umiestnenej na čipe mikrokontroléra.
Ryža. 5. E8 Debugger Emulator
Ryža. 6. Debugger emulátora E10A-USB
Emulátory E8 a E10A-USB využívajú plug-and-play rozhranie USB 2.0, vďaka čomu sa ľahko pripájajú k akémukoľvek počítaču alebo notebooku s rozhraním USB.
Hlavné vlastnosti emulátorov:
- až 255 softvérových prerušení
- jeden hardvérový bod prerušenia adresy a hodnoty údajov
- uloženie informácií o posledných 4 prechodoch
- interné programovanie blesku
- integrovaná podpora ladenia v prostredí HEW.
Emulátor obvodu E6000. Séria nástrojov Renesas E6000 obsahuje množstvo pokročilých emulátorov v reálnom čase v obvode, z ktorých každý podporuje jednu z rodín procesorov. Tieto emulátory je možné použiť v úplne samostatnom režime na vývoj softvéru a ladenie alebo ich pripojením pomocou špeciálneho kábla k vyvíjanému zariadeniu na ladenie hardvéru. Tieto výkonné nástroje na ladenie poskytujú:
- emulácia mikrokontroléra v reálnom čase bez čakacích slučiek alebo zmien toku programu
- 1 MB až 4 MB emulačnej pamäte, ktorú možno namapovať na adresný priestor cieľového procesora
- 256 bodov zlomu
- prítomnosť vyrovnávacej pamäte sledovania s veľkosťou až 32 000 strojových cyklov, zápis do ktorej je možné zastaviť a jej obsah čítať počas vykonávania programu
- filtrovanie udalostí zadaných do vyrovnávacej pamäte sledovania pomocou systému komplexných udalostí
- filtrovanie udalostí už zadaných vo vyrovnávacej pamäti sledovania s možnosťou vyhľadávania
- automatické sledovanie napájacieho napätia ladeného zariadenia, aby sa zabránilo poruche emulátora, keď sa úroveň napájacieho napätia zariadenia odchyľuje od povolenej hodnoty
- veľký výber zdrojov hodín cieľového zariadenia
- integrovaná podpora ladenia v prostredí HEW.
Záver
Architektúra SuperH je nielen žiadaná svetovými výrobcami elektronických zariadení, ale v niektorých oblastiach sa stala de facto štandardom.
Najmä integrované obvody rodiny SH-Mobile sa používajú vo viac ako 200 modeloch mobilné telefóny a na báze integrovaných obvodov s jadrom SH-4 a SH-4A je postavená väčšina automobilových navigácií. Rovnako ako staršie rodiny sa aktívne používajú SH-2 a SH-2A rôzne zariadenia a systémy ako napr domáce prístroje, ventilačné a klimatizačné systémy atď. S príchodom nízkonákladových mikroobvodov rodiny SH-Tiny vzrástol záujem o rodinu SuperH ako celok. Vysoký výkon, optimálna veľkosť pamäte, vynikajúca sada periférií a pokročilé komunikačné možnosti robia tieto mikrokontroléry nepostrádateľnými nielen v domácich systémoch a kancelárskych zariadeniach, ale aj v priemyselných systémoch na riadenie výrobných procesov. Špecializovaná sada komunikačných periférií umožňuje použitie čipov s architektúrou SuperH v káblových komunikačných systémoch, napríklad v telefonovaní a v lokálnych počítačových sieťach.
Literatúra
- Vysokovýkonná užívateľská príručka Embedded Workshop - Renesas, január 2004.
- Používateľská príručka štartovacej súpravy Renesas - Renesas, február 2006.
Načítava...