HyperCard - перший продуманий та зручний авторський інструмент для роботи з Multimedia, оскільки має апарат посилань на відео- та аудіоматеріали, кольорову графіку, текст із його озвучуванням
Мультимедіа - це інтерактивна технологія, що забезпечує роботу з нерухомими зображеннями, відео, анімацією, текстом і звуковим рядом. Одним з перших інструментальних засобів створення технології мультимедіа стала гіпертекстова технологія, яка забезпечує роботу з текстовою інформацією, зображенням, звуком, мовленням. У разі гіпертекстова технологія виступала як авторського програмного інструмента.
Появі систем мультимедіа сприяв технічний прогрес: зросла оперативна та зовнішня пам'ять ЕОМ, з'явилися широкі графічні можливості ЕОМ, збільшилася якість аудіо-відеотехніки, з'явилися лазерні компакт-диски та ін.
Теле-, відео- та більшість аудіоапаратури на відміну від комп'ютерів мають справу з аналоговим сигналом. Тому виникли проблеми стикування різнорідної апаратури з комп'ютером та управління ними.
Були розроблені звукові плати ( Sound Blaster), плати мультимедіа, які апаратно реалізують алгоритм перекладу аналогового сигналуу дискретний. До компакт-дисків було під'єднано постійний запам'ятовуючий пристрій (CD-ROM).
Для зберігання зображення нерухомої картинки на екрані з роздільною здатністю 512 х 482 пікселів потрібно 250 Кбайт. При цьому якість зображення – низька. Потрібна була розробка програмних та апаратних методів стиснення та розгорнення даних. Такі пристрої та методи були розроблені з коефіцієнтом стиснення 100:1 та 160:1. Це дозволило на одному компакт-диску розмістити близько години повноцінного озвученого відео. Найбільш прогресивними методами стиснення та розгорнення вважаються IPEG та MPEG.
Стів Джобс в 1988 р. створив принципово новий тип персонального комп'ютера - NeХТ, у якого базові засоби систем мультимедіа закладені архітектуру, апаратні та програмні засоби. Були застосовані нові потужні центральні процесори 68030 та 68040, процесор обробки сигналів DSP, який забезпечував обробку звуків, зображень, синтез та розпізнавання мови, стиснення зображення, роботу з кольором. Об `єм оперативної пам'ятідорівнював 32 Мбайтам, використовувалися прання оптичні диски, стандартно вбудовані мережеві контролери, які дозволяють підключатися до мережі, забезпечені методи стиснення, розгортки тощо. Об'єм пам'яті вінчестера -105 Мбайт та 1,4 Гбайт.
Технологія роботи з NeXT – це новий кроку спілкуванні людини з машиною. До цього часу працювали з інтерфейсом WIMP (вікно, образ, меню, покажчик). NeXT дає можливість працювати з інтерфейсом SILK (мова, образ, мова, знання). До складу NeXT входить система електронної мультимедіапошти, що дозволяє обмінюватися повідомленнями типу мови, тексту, графічної інформаціїі т.д.
Багато Операційні системипідтримують технологію мультимедіа: Windows, починаючи з версії 3.1, DOS 7.0, OS/2 та ін. Операційна система Windows-95 увімкнула апаратні засоби підтримки мультимедіа, що дозволяє користувачам відтворювати оцифроване відео, аудіо, анімаційну графіку, підключати різні музичні синтезатори та інструмент. У Windows-95 розроблено спеціальну версію файлової системидля підтримки високоякісного відтворення звуку, відео та анімації. Файли мультимедійної інформації зберігаються на CD-ROM, жорсткому диску або мережному сервері. Оцифроване відео зазвичай зберігається у файлах з розширенням AVI, аудіоінформація - у файлах з розширенням WAV, аудіо у формі інтерфейсу MIDI- у файлах із розширенням MID. Для їхньої підтримки розроблено файлову підсистему, що забезпечує передачу інформації з CD-ROM з оптимальною швидкістю, що істотно при відтворенні аудіо- та відеоінформації.
Навіть із такого короткого перерахування можливостей технології мультимедіа видно, що йде зближення ринку комп'ютерів, програмного забезпечення, споживчих товарів та засобів виробництва того й іншого. Спостерігається тенденція розвитку мультимедіа-акселераторів. Мультимедіа-акселератор - програмно-апаратні засоби, які об'єднують базові можливості графічних акселераторів з однією або декількома мультимедійними функціями, які зазвичай потребують установки в комп'ютер додаткових пристроїв. До мультимедійних функцій відносяться цифрова фільтраціята масштабування відео, апаратна цифрова стиснення-розгортка відео, прискорення графічних операцій, пов'язаних із тривимірною графікою (3D), підтримка «живого» відео на моніторі, наявність композитного відеовиходу, виведення ТV-сигналу (телевізійного) на монітор. Графічний акселератор також є програмно-апаратні засоби прискорення графічних операцій: перенесення блоку даних, зафарбування об'єкта, підтримка апаратного курсору. Відбувається розвиток мікросхемотехніки з метою збільшення продуктивності електронних пристроїв та мінімізації їх геометричних розмірів. Мікросхеми, що виконують функції компонентів звукової плати, поєднуються на одній мікросхемі розміром із сірникову коробку. І межі цього немає.
До 90-х років. було розроблено понад 60 пакетів програм із технологією мультимедіа. При цьому стандарту не існувало, і цього року фірми Microsoft і IBM одночасно запропонували два стандарти. IBM запропонувала стандарт Ultimedia, а Microsoft – MPC. Інші фірми-виробники стали розробляти пакети програм на основі цих стандартів. В даний час використовується стандарт МРС-2, крім того, розроблені стандарти на приводи CD-RQM, Sound Blaster - звукові карти, МIDI-інтерфейс – стандарт для підключення різних музичних синтезаторів, DCI-інтерфейс – інтерфейс з дисплейними драйверами, що дозволяють відтворювати повноекранну відеоінформацію, MCI-інтерфейс – інтерфейс для керування різними мультимедійними пристроями, стандарти на графічні адаптери. Фірма Apple спільно з FujiFilm розробили перший промисловий стандарт 1ЕЕЕР1394 для розробки набору мікросхем Fire Wire, що дозволяє оснастити цифровим інтерфейсом багато споживчих товарів, таких як відеокамера, для використання їх у технології мультимедіа.
Поява систем мультимедіа справила революцію в таких галузях, як освіта, комп'ютерний тренінг, бізнес та інших сферах професійної діяльності. Технологія мультимедіа створила передумови для задоволення потреб суспільства. Дозволила замінити техноцентричний підхід (планування промисловості залежить від прогнозу потенційних технологій) на антропоцентричний підхід (індустрія управляється ринком). Дає можливість динамічно відслідковувати індивідуальні запити світового ринку, що відображається у тенденції переходу до дрібносерійного виробництва. Феномен мультимедіа демократизує наукову, художню та виробничу творчість. Саме авторські технології разом із мережевими забезпечили процес інформатизації суспільства.
В даний час мультимедіа-технології є сферою інформаційних технологій, що бурхливо розвивається. У цьому напрямку активно працює значна кількість великих і дрібних фірм, технічних університетів та студій (зокрема IBM, Apple, Motorola, Philips, Sony, Intel та ін.). Області використання надзвичайно різноманітні: інтерактивні навчальні та інформаційні системи, САПР, розваги та ін.
Основними характерними рисами цих технологій є:
Об'єднання багатокомпонентного інформаційного середовища (тексту, звуку, графіки, фото, відео) у однорідному цифровому поданні;
Забезпечення надійного (відсутність спотворень при копіюванні) та довговічного зберігання (гарантійний термінзберігання – десятки років) великих обсягів інформації;
Простота переробки інформації (від рутинних до творчих операцій).
Досягнутий технологічний базис заснований на використанні нового стандарту оптичного носія DVD (Digital Versalite/Video Disk), що має ємність порядку одиниць та десятків гігабайт та замінює всі попередні: CD-ROM, Video-CD, CD-audio. Використання DVD дозволило реалізувати концепцію однорідності цифрової інформації. Один пристрій замінює аудіоплеєр, відеомагнітофон, CD-ROM, дисковод, слайдер та ін. У плані представлення інформації оптичний носій DVD наближає її до рівня віртуальної реальності.
Багатокомпонентне мультимедіа-середовище доцільно розділити на три групи: аудіоряд, відеоряд, текстова інформація.
Аудіоряд може включати мову, музику, ефекти (звуки типу шуму, грому, скрипу і т.д., що об'єднуються позначенням WAVE (хвиля). Головною проблемою при використанні цієї групи мультисередовища є інформаційна ємність. Для запису однієї хвилини WAVE-звуку вищої якостінеобхідна пам'ять близько 10 Мбайт, тому стандартний об'єм CD (до 640 Мбайт) дозволяє записати трохи більше години WAVE. Для вирішення цієї проблеми використовують методи компресії звукової інформації.
Іншим напрямком є використання в мультисередовищі звуків (одноголоса і багатоголоса музика, аж до оркестру, звукові ефекти) MIDI (Musical Instrument Digitale Interface). У разі звуки музичних інструментів, звукові ефекти синтезуються програмно-керованими електронними синтезаторами. Корекція та цифровий запис MIDI-звуків здійснюється за допомогою музичних редакторів (програм-секвенсорів). Головною перевагою MIDI є малий обсяг пам'яті - 1 хвилина MIDI-звуку займає в середньому 10 кбайт.
Відеоряд у порівнянні з аудіорядом характеризується більшим числом елементів. Виділяють статичний та динамічний відеоряди.
Статичний відеоряд включає графіку (малюнки, інтер'єри, поверхні, символи у графічному режимі) та фото (фотографії та скановані зображення).
Динамічний відеоряд є послідовністю статичних елементів (кадрів). Можна виділити три типові групи:
Звичайне відео (life video) – послідовність фотографій (близько 24 кадрів за секунду);
Квазівідео – розріджена послідовність фотографій (6-12 кадрів за секунду);
Анімація – послідовність мальованих зображень. Перша проблема при реалізації відеорядів - вирішальна
здатність екрану та кількість кольорів. Виділяють три напрямки:
Стандарт VGA дає роздільну здатність 640 х 480 пікселів (крапок) на екрані при 16 кольорах або 320 х 200 пікселів при 256 кольорах;
Стандарт SVGA (відеопамять 512 кбайт, 8 біт/піксель) дає роздільну здатність 640 х 480 пікселів при 256 кольорах;
24-бітні відеоадаптери (відеопамять 2 Мбайт, 24 біт/піксель) дозволяють використовувати 16 млн кольорів.
Друга проблема – обсяг пам'яті. Для статичних зображень один повний екран вимагає таких обсягів пам'яті:
У режимі 640 х 480, 16 кольорів – 150 кбайт;
У режимі 320 х 200, 256 кольорів – 62,5 кбайт;
У режимі 640 х 480, 256 кольорів – 300 кбайт.
Такі значні обсяги при реалізації аудіо- та відеорядів визначають високі вимоги до носія інформації, відеопам'яті та швидкості передачі інформації. "
При розміщенні текстової інформації на CD-ROM немає жодних складнощів та обмежень через великий інформаційний обсяг оптичного диска.
Основні напрямки використання мультимедіа-технологій:
Електронні видання з метою освіти, розваги та ін;
У телекомунікаціях із спектром можливих застосувань від перегляду замовленої телепередачі та вибору потрібної книги до участі у мультимедіа-конференціях. Такі розробки отримали назву Information Highway;
Мультимедійні інформаційні системи («мультимедіа-кіоски»), що видають на запит користувача наочну інформацію.
З точки зору технічних засобівна ринку представлені як повністю укомплектовані мультимедіа-комп'ютери, так і окремі комплектуючі та підсистеми (Multimedia Upgrade Kit), що включають звукові карти, приводи компакт-дисків, джойстики, мікрофони, акустичні системи.
Для персональних комп'ютерівкласу IBM PC затверджено спеціальний стандарт МРС, який визначає мінімальну конфігурацію апаратних засобів для відтворення мультимедіа-продуктів. Для оптичних дисків CD-ROM розроблено міжнародний стандарт (ІSO 9660).
Економіка – наприкінці документа
З визначенням поняття «Апаратне прискорення» можна ознайомитися, наприклад, у цій статті ми постараємося відповісти на це питання якомога коротше, і зрозуміліше, простому користувачеві ПК, а крім того, розглянемо, як його відключити, і в яких випадках це може потрібно.
Апаратне прискорення – це спосіб підвищення швидкодії тієї чи іншої комп'ютерної програми та операційної системи (ОС) загалом, заснований на перерозподілі навантаження між процесором (ЦП) та відеокартою. Тобто. Завдання з обробки відео та графіки перекладаються з ЦП на відеокарту, що в кінцевому підсумку дозволяє не тільки трохи знизити навантаження на процесор, а й домогтися приросту продуктивності, як окремо взятої програми, так і всієї системи, за рахунок ресурсів відеокарти.
Так трапляється, що внаслідок різних помилок у комп'ютерних програмах, драйверах для відеокарти та ін., наявність прискорення може негативно позначитися на роботі ПК, роблячи систему нестабільною, призводячи до зависань, вильотів, артефактів та інших проблем при роботі за комп'ютером. У цих випадках, для усунення помилок, та забезпечення стабільності, апаратне прискореннякраще відключити.
Розглянемо спосіб відключення апаратного прискорення з прикладу флеш плеєра.
Відкрийте у вашому браузері будь-яку веб-сторінку з флеш-анімацією або відеороликом, що використовує технологію Flash, клацніть по флеш-об'єкту правою кнопкою миші (ПКМ), та виберіть контекстному менюпункт "Параметри" (як на скріншоті).
На цьому все так ми відключаємо прискорення для додатків.
Вимкнення апаратного прискорення на рівні операційної системи не завжди можливе (опційно залежить від драйвера відеокарти), та й рідко, коли його наявність є причиною помилок або збоїв у ОС Windows, наприклад, у Windows 7.
Щоб вимкнути апаратне прискорення у Windows, клацніть ПКМ на робочому столі та виберіть «Роздільна здатність екрана».
Лекція 8 Програмно-технічні засоби інформаційні технології
Основні поняття:
Hardware, Software та Brainware;
Програма та системне програмне забезпечення;
Операційна система, утиліти та драйвери;
Інструментальне та прикладне програмне забезпечення;
Інтегровані пакети чи пакети прикладних програм;
Класифікація комп'ютерних технічних засобів інформаційних технологій;
Архітектура комп'ютера;
Системи SOHO та СМБ.
Компоненти програмно-апаратних комп'ютерних засобів
Зазвичай для позначення основних компонентів програмно-апаратних комп'ютерних засобів використовують такі терміни:
Software- Сукупність програм, що використовуються в комп'ютері або програмні засоби, що представляють заздалегідь задані, чітко визначені послідовності арифметичних, логічних та інших операцій.
Hardware – технічні пристроїкомп'ютера ("залізо") або апаратні засоби, створені в основному з використанням електронних та електромеханічних елементів та пристроїв.
Brainware- знання та вміння, необхідні користувачам для грамотної роботи на комп'ютері (комп'ютерна культура та грамотність).
Роботою комп'ютерів, будь-яких обчислювальних пристроїв управляють різноманітних програми. Без програм будь-яка ЕОМ не більше, ніж купа заліза. Комп'ютерна програма (англ. “Program”) зазвичай є послідовність операцій, виконуваних обчислювальної машиною для будь-якого завдання. Наприклад, це може бути програма редагування тексту чи малювання.
2. Програмне забезпечення інформаційних технологій
Програмне забезпечення (ПЗ)– це програмні засобиінформаційних технологій. Вони мають на увазі створення, використання комп'ютерних програм різного призначення і дозволяють технічним засобам виконувати операції з інформацією, що машиночитається.
Комп'ютерні програми, як і будь-яка інша машиночитаемая інформація, зберігаються у файлах. Пишуться (складаються, створюються) програми програмістами на спеціальних машинних алгоритмічних мовах високого рівня (Бейсік, Фортран, Паскаль, Сі та ін.). Хороша програмамістить: чітко визначені та налагоджені функції, зручні засоби взаємодії з користувачем (інтерфейс), інструкцію з експлуатації, ліцензію та гарантію, упаковку. Програми для користувачів можуть бути платними, умовно-безкоштовними, безкоштовними та ін.
Існують класифікації програмного забезпечення за призначенням, функціями, розв'язуваними завданнями та іншими параметрами.
По призначеннюі виконуваним функціямможна виділити три основні види ПЗ, що використовується в інформаційних технологіях:
Рис. 8.1. Структура ПЗ за призначенням та функціональною ознакою.
Загальносистемне ПЗ – це сукупність програм загального користування, службовців керувати ресурсами комп'ютера (центральним процесором, пам'яттю, вводом-выводом), які забезпечують роботу комп'ютера та комп'ютерних мереж. Воно призначено для управління роботою комп'ютерів, виконання окремих сервісних функцій та програмування. Загальносистемне ПЗ включає: базове, мови програмування та сервісне.
Базове ПЗ включає: операційні системи, операційні оболонки та мережеві операційні системи.
Операційна система(ОС) – це комплекс взаємозалежних програм, призначених для автоматизації планування та організації процесу обробки програм, введення-виведення та управління даними, розподілу ресурсів, підготовки та налагодження програм, інших допоміжних.
ОС запускає комп'ютер, відстежує роботу локальних і мережевих комп'ютерів, планує рішення з допомогою завдань, стежить над виконанням, управляє вводом-выводом даних та інших.
Основна причина необхідності ОС полягає в тому, що елементарні операції для роботи з пристроями комп'ютера та управління ресурсами - це операції дуже низького рівня. Дії, які необхідні користувачеві та прикладним програмам, складаються з кількох сотень або тисяч таких елементарних операцій. Наприклад, для виконання процедури копіювання файлу необхідно виконати тисячі операцій із запуску команд дисководів, перевірки їх виконання, пошуку та обробці інформації в таблицях розміщення файлів на дисках тощо. Операційна система приховує від користувача ці подробиці та виконує ці процедури.
Виділяють однопрограмні, багатопрограмні (багатозадачні), одне і розраховані на багато користувачів, мережеві і немережеві ОС.
Мережеві ОС- Це комплекс програм, що забезпечують обробку, передачу, зберігання даних у мережі; доступ до всіх її ресурсів, що розподіляють та перерозподіляють різні ресурси мережі.
Операційна оболонка- Це програмна надбудова до ОС; спеціальна програма, призначена для полегшення роботи та спілкування користувачів з ОС (Norton Commander, FAR, Windows Commander, Провідник та ін.). Вони перетворюють незручний командний інтерфейс користувача в дружній графічний інтерфейс або інтерфейс типу "меню". Оболонки надають користувачеві зручний доступ до файлів та великі сервісні послуги.
Мови програмування – це спеціальні команди, оператори та інші засоби, що використовуються для складання та налагодження програм. Вони включають власне мови та правила програмування, транслятори, компілятори, редактори зв'язків, відладники та ін.
Налагодження програми(Англ. debugging”) – це процес виявлення та усунення помилок у комп'ютерної програми; етап комп'ютерного вирішення завдання, у якому відбувається усунення явних помилок у програмі. Вона здійснюється за результатами, отриманими в процесі тестування комп'ютерної програми, та проводиться з використанням спеціальних програмних засобів – відладчиків.
Відладчик(Англ. debugger”) – це програма, що дозволяє досліджувати внутрішню поведінку програми, що розробляється. Забезпечує покрокове виконання програми із зупинкою після кожного оператора, перегляд поточного значення змінної, знаходження значення будь-якого виразу та ін.
Транслятори– це програми, що забезпечують переклад з мови програмування машинною мовою комп'ютерів.
Сервісне загальносистемне ПЗ для ОС включає драйвери та програми-утиліти. Драйвери- це спеціальні файли ОС, що розширюють її можливості та включаються до її складу для організації налаштування ОС на використання різних пристроїв введення-виводу, установки регіональних параметрів (мов, форматів часу, дати та чисел) і т.д. За допомогою драйверів можна підключати до комп'ютера нові зовнішні пристрої або нестандартно використовувати наявні пристрої.
Програми-утиліти– це корисні програми, що доповнюють та розширюють можливості ОС. Деякі їх можуть існувати окремо від ОС. До цього класу програм можна віднести архіватори, програми резервного копіювання та ін.
Крім того, сервісне загальносистемне ПЗ включає тестові та діагностичні програми, програми антивірусного захисту та обслуговування мережі.
Тестові та діагностичні програмипризначені для перевірки працездатності окремих вузлів комп'ютерів, роботи програм та усунення виявлених у процесі тестування несправностей.
Антивірусні програмивикористовують для діагностики, виявлення та усунення вірусних програм, що порушують нормальну роботу обчислювальної системи.
Інструментальне програмне забезпечення або інструментальні програмні засоби(ІПО) – це програми-напівфабрикати або конструктори, які використовуються під час розробки, коригування або розвитку інших програм. Вони дозволяють створювати різні прикладні користувацькі програми. До ІПО відносять: СУБД, редактори, налагоджувачі, допоміжні системні програми, графічні пакети, конструктори навчальних, ігрових, тестуючих та інших програм. За призначенням вони близькі до систем програмування.
Прикладне програмне забезпечення (ППО) або прикладні програмні засоби використовуються під час вирішення конкретних завдань. Ці програми допомагають користувачам виконувати необхідні роботи на комп'ютерах. Іноді такі програми називають програмами.
ППО має проблемно-орієнтований характер. У ньому зазвичай виділяють дві складові: користувальницьке та проблемне прикладне програмне забезпечення.
До користувальницькому ППОвідносять: текстові, табличні та графічні редактори та інші подібні програми, наприклад, навчальні та дозвілля.
Набір декількох програм, що функціонально доповнюють один одного і підтримують єдину інформаційну технологію. пакетом прикладних програм, інтегрованим пакетом програмабо інтегрованим програмним забезпеченням. Пакети програм виконують функції, котрим раніше створювалися спеціалізовані програми. Як приклад наведемо ППП Microsoft Office, До складу якого входять: текстовий та табличний процесор, СУБД Access, Power Point та інші програми.
Проблемне ПЗ– це спеціалізоване ППО, наприклад, бухгалтерські програми, програми у сфері страхування та інших.
Крім перерахованих, зазначимо такі прикладні програми: навчальні, навчальні та тренажери, мультимедійні, розважальні, у т.ч. комп'ютерні ігри, довідкові (енциклопедії, словники та довідники) та ін.
Будь-які комп'ютерні програми працюють на технічних засобах інформаційних технологій.
Для забезпечення максимальної продуктивностіі коректної роботи використовують апаратні та програмні засоби, які дуже пов'язані між собою та чітко взаємодіють у різних напрямках. Зараз торкнемося розгляду апаратних засобів, оскільки спочатку саме вони займають чільне положення у забезпеченні працездатності будь-якої комп'ютерної або мобільної системи.
Апаратні засоби систем: загальна класифікація
Отже, з чим ми маємо справу? Насправді комплекс апаратних засобів знайомий усім і кожному. По суті, багато користувачів називають його комп'ютерним залізом. Справді, апаратні засоби – це саме «залізні», а не програмні компоненти будь-якої комп'ютерної системи. У найпростішому варіанті класифікації вони поділяються на внутрішні та зовнішні.
Крім того, в такому поділі можна виділити три основні та найзмістовніші класи пристроїв:
- пристрої введення;
- пристрої виведення;
- пристрої для зберігання інформації.
Звичайно, окремо варто відзначити і основні елементи комп'ютерних систем на кшталт материнської плати, процесора і т. д., що не входять до жодного з перерахованих вище класів і є базовими елементами, без яких жоден комп'ютер просто працювати не буде.
Базові елементи комп'ютера
Описуючи апаратні засоби будь-якого комп'ютера, почати варто з найголовнішого елемента - материнської плати, де розташовані всі внутрішні елементи. І до неї за рахунок застосування різного роду роз'ємів і слотів підключаються зовнішні пристрої.
Сьогодні існує чимало різновидів «материнок» та їх виробників. Правда, такі плати для стаціонарних комп'ютерів і ноутбуків і формою, і розташування окремих елементів можуть відрізнятися. Проте суть їх застосування у комп'ютерних системах не змінюється.
Другий за важливістю елемент – центральний процесор, який відповідає за швидкодію. Однією з головних характеристик є тактова частота, Виражена в мега-або гігагерцах, а простіше кажучи, величина, що визначає, скільки елементарних операцій може виробляти процесор за одну секунду. Неважко здогадатися, що швидкодія є не що інше, як відношення кількості операцій до тактів, яке необхідно для виконання (обчислення) однієї елементарної операції.
Апаратні засоби комп'ютера неможливо уявити без планок оперативної пам'яті та жорстких дисків, які належать до пристроїв зберігання. Про них буде сказано трохи згодом.
Програмно-апаратні засоби
У сучасних комп'ютерах застосовуються і пристрої гібридного типу, такі, наприклад, як ПЗУ або постійна енергонезалежна пам'ять CMOS, яка є основою базової системи вводу/виводу, яка називається BIOS.
Це не тільки «залізний» чіп, розташований на материнської плати. У ньому є власна мікропрограма, що дозволяє як зберігати незмінні дані, а й проводити тестування внутрішніх компонентів і у момент включення комп'ютера. Напевно, багато власників стаціонарних ПК помічали, що у момент включення чутно сигнал системного динаміка. Це свідчить про те, що перевірка пристроїв пройшла успішно.
Засоби введення інформації
Тепер зупинимося на пристрої введення. На даний моментїх різновидів можна нарахувати досить багато, а, судячи з розвитку IT-технологій, незабаром їх стане ще більше. Проте базовими у цьому списку прийнято вважати такі:
- клавіатура;
- миша (трекпад для ноутбуків);
- джойстик;
- цифрова камера;
- мікрофон;
- зовнішній сканер.
Кожен із цих пристроїв дозволяє ввести різний тип інформації. Наприклад, за допомогою сканера вводиться графіка, за допомогою камери - відеозображення, на клавіатурі - текст і т. д. Проте і миша, і трекпад на додаток до всього є ще й контролерами (маніпуляторами).
Щодо клавіатури, контролюючі функції в ній використовуються через кнопки або їх поєднання. При цьому можна отримати доступ до певних функцій, параметрів і команд операційних систем або іншого програмного забезпечення.
Засоби виведення інформації
Апаратні засоби неможливо уявити і без пристроїв виведення. У стандартному списку є такі:
- монітор;
- принтер;
- плоттер;
- звукова та відеосистема;
- мультимедійний проектор.
Тут основним є комп'ютерний монітор чи екран ноутбука. Адже зрозуміло, що при сучасних методах об'єктно-орієнтованого програмування взаємодія з користувачем здійснюється через графічний інтерфейс, хоча така ситуація застосовна і до систем, у яких передбачається введення команд. У будь-якому випадку, користувач повинен бачити те, що відображається на екрані.
Що ж до інших елементів, вони бажані, хоч і не обов'язкові (ну хіба що графічний адаптер, без якого сучасні системиможуть і працювати).
Засоби зберігання інформації
Нарешті, один з найважливіших класів - пристрої зберігання інформації. Їх наявність, будь то внутрішні компонентиабо зовнішні носіїпросто обов'язково. До цього класу відносять такі різновиди:
- жорсткий диск (вінчестер);
- оперативна пам'ять;
- кеш-пам'ять;
- зовнішні накопичувачі (дискети, USB-пристрої).
Іноді сюди включають також систему BIOS з CMOS-пам'яттю, однак, як уже було сказано вище, це скоріше гібридні пристрої, які можна віднести однаково до різних категорій.
Безумовно, чільне місце тут займають жорсткі диски та «оперативка». Жорсткий диск- це апаратний засіб інформації (вірніше, засіб її зберігання), адже на ньому вона зберігається постійно, а в оперативній пам'яті - тимчасово (при запуску або функціонуванні програм, копіюванні вмісту тощо).
При вимкненні комп'ютера оперативна пам'ять автоматично очищається, а ось інформація з вінчестера нікуди не подінеться. В принципі, зараз із вінчестером конкурують і знімні носіїна зразок USB-пристроїв великої ємності, а ось дискети та оптичні диски йдуть у небуття хоча б через їхню малу ємність і можливості фізичних пошкоджень.
Пристрої зв'язку
Необов'язковим класом, хоч у світі і дуже затребуваним, можна назвати і пристрої, відповідальні забезпечення зв'язку як між окремими комп'ютерними терміналами, пов'язаними безпосередньо, і у мережах (чи навіть лише на рівні виходу Інтернет). Тут із основних пристроїв можна виділити такі:
- мережеві адаптери;
- маршрутизатори (модеми, роутери тощо).
Як уже відомо, без них не обійтися при організації мереж (стаціонарних або віртуальних), забезпечуючи доступ до Всесвітньої мережі. Адже мало хто сьогодні знає, що два комп'ютери, наприклад, можна з'єднувати за допомогою кабелю безпосередньо, як це робилося років двадцять тому. Звичайно, це виглядає дещо непрактично, проте забувати про таку можливість не варто, особливо коли потрібно копіювати великі обсяги інформації, а відповідного носія під рукою немає.
Пристрої безпеки та захисту даних
Тепер ще про один тип пристроїв. Це апаратні засоби захисту, до яких можна віднести, наприклад, «залізні» мережеві екрани, які ще називають файрволлами (firewall з англійської - «вогненна стіна»).
Чомусь сьогодні більшість користувачів звикло, що файрволл (він же брендмауер) є виключно Це не так. При організації мереж з підвищеним рівнем безпеки застосування таких компонентів не те, що бажано, а іноді навіть просто необхідно. Погодьтеся, адже програмна частинане завжди справляється зі своїми функціями і може вчасно не відреагувати на втручання в роботу мережі ззовні, не кажучи вже про доступ до збереженої на жорстких дискахкомп'ютерів чи серверів.
Взаємодія програмних та апаратних засобів
Отже, апаратні засоби ми коротко розглянули. Тепер кілька слів про те, як вони взаємодіють із програмними продуктами.
Погодьтеся, у операційних систем, які забезпечують доступ користувача до обчислювальних можливостей ПК, є свої вимоги. Сучасні «операційки» пожирають стільки ресурсів, що з застарілими процесорами, в яких не вистачає обчислювальної потужності, або за відсутності необхідного обсягу оперативної пам'яті вони просто не працюватимуть. Це, до речі, однаково відноситься і до сучасних прикладним програмам. І, звичайно, це далеко не єдиний приклад подібної взаємодії.
Висновок
Насамкінець варто сказати, що апаратна частина сучасного комп'ютерабула розглянута досить коротко, проте зробити висновки щодо класифікації основних елементів системи можна. Крім того, варто звернути увагу, що комп'ютерна технікарозвивається, а це веде ще й до того, що зовнішніх та внутрішніх пристроїв різного типуз'являється дедалі більше (взяти хоча б віртуальні шоломи). Але щодо базової конфігурації, у разі наведені найголовніші компоненти, без яких сьогодні неможливе існування жодної комп'ютерної системи. Втім, тут зі зрозумілих причин не розглядалися мобільні девайси, адже у них пристрій дещо відрізняється від комп'ютерних терміналів, хоча є досить багато спільного.
У статті розглянуто апаратні та програмні засоби для розробки та налагодження радіоелектронних пристроїв, побудованих на основі мікроконтролерів Renesas Technology.
Широкий вибір апаратних та програмних інструментів світового рівня робить написання та налагодження програмного кодупристроїв та систем ефективними та простими.
До цих інструментів входять (рис. 1) оціночні набори, середовище розробки та налагодження ПЗ, комплект програмних інструментів (компілятор, лінкер, оптимізатор, асемблер, конвертер форматів, стандартні бібліотеки та ін.), симулятор-налагоджувач, конфігуратор периферійних модулів, емулятори -налагоджувачі різного рівня, у тому числі реального часу, системні платформи, операційні системи реального часу, програматори.
Рис. 1. Приклад програмно-апаратного комплексу розробника, що включає повношвидкісний емулятор
Програмні засоби
Головною ланкою в розробці програмного забезпечення мікроконтролерів є High$performance Embedded Workshop – HEW (рис. 2) – високоефективне середовище розробки програмного забезпечення, універсальне для всіх мікроконтролерів компанії Renesas Technology. Це графічне середовище для розробки програмного забезпечення з пакетом компілятора С/С++, що має типовий для програм такого роду інтерфейс. Всі елементи інтерфейсу середовища HEW, такі як різні віконні меню, панелі інструментів, рядки стану, пов'язані вікна та контекстні локальні меню, спрямовані на спрощення створення та управління проектами програмного забезпечення кінцевої продукції.
Середовище розробки ПЗ HEW забезпечує наступні можливості:
- створення та редагування проекту
- графічного конфігурування утиліт компілятора
- складання проекту
- налагодження
- керування версіями.
У середовищі HEW є інтегрований симулятор з розширеними можливостями, який дозволяє налагоджувати програмний код навіть за відсутності відповідних апаратних засобів. Крім цього складання інструментальних засобів компілятора С/С++, що підключається до середовища HEW, дозволяє генерувати код, оптимізований за швидкістю виконання та/або обсягом пам'яті.
Єдиний інтерфейс – різні функції. Можна швидко освоїти потужні інструменти, необхідні створення програми. Не останню роль цьому грає зручне управління цими інструментами.
Рис. 2. Інтерфейс середовища розробки HEW
Більше того, ефективність роботи збільшується завдяки використанню одноманітного інтерфейсу, який має той самий вигляд для всіх мікроконтролерів і мікропроцесорів компанії Renesas. Причому інтерфейс можна налаштувати таким чином, щоб сформувати середовище, найбільш зручне для розробки конкретної програми.
"Майстри" спрощують виконання початкових етапів. Наявність "майстрів" генератора проекту (рис. 3), що входить до складу середовища HEW, спрощує написання програми. Розробник може вдатися до їх допомоги при заданні конфігурації, виборі об'єктів налагодження та створенні стартового коду.
Рис. 3. Шаблони та "майстри" проектів, що спрощують генерацію оптимального коду
Нові функції, що допомагають оптимізувати код програми. Вбудований симулятор/налагоджувач має спеціальні можливості та вікна для дослідження коду програми, отриманого в результаті компіляції:
- вікно профілювання коду (дозволяє відображати статистичну інформацію в текстовому та графічному вигляді)
- можливість аналізу продуктивності
- вікно аналізатора використання вихідного коду
Допоміжні інструментальні засоби аналізу, які допоможуть розібратися у функціонуванні та структурі програми:
- програма-аналізатор стека
- програма для перегляду файлу розподілу коду та даних (*.map), що генерується компонувальником.
Програмні засоби генерації оптимізованого коду C/C++. Інструментальні засоби Renesas (компілятор, асемблер і компонувальник) повністю відповідають специфікації мови C++ і обернено сумісні з мовою C. Вони реалізовані розширення, дозволяють здійснювати повноцінне управління вбудовуваної системою засобами самої мови C без використання асемблерних вставок. До цих розширень відносяться:
- підпрограми обробки переривань
- умовні реєстрові операції
- команда Sleep
- псевдофункції для виклику різних команд, наприклад, команди множення з накопиченням або команди додавання та віднімання десяткових чисел
- управління оптимізацією виклику функцій та адресації відповідно до можливостей архітектури пристроїв та системи команд.
Компонувальник, що оптимізує, формує код, який включає тільки використовувані блоки, виконуючи глобальну оптимізацію всієї програми.
Безкоштовна демонстраційна версія пакету HEW. Гнучка методика ліцензування, встановлена компанією Renesas щодо продукції, що випускається нею, означає, що можна завантажити безкоштовну демонстраційну версію пакета HEW з компілятором і використовувати її без обмежень протягом 60 днів. Така можливість дуже корисна для тестування ефективності оптимізованого скомпілюваного коду і продуктивності архітектури. Після закінчення цього терміну розмір коду, що генерується, обмежується величиною 64 кбайт, що, тим не менш, не заважає досліджувати архітектуру мікроконтролерів або експериментувати з периферійними пристроями. Демонстраційна версія середовища HEW відрізняється від повної версіїтільки обмеженням розміру коду, що компілюється. Тому можлива генерація повноцінного коду для пристроїв, побудованих на базі молодших моделей мікроконтролерів (з меншим, ніж 64 кбайт обсягом ПЗП).
Інтегровані засоби налагодження пакету HEW. Підтримка налагодження модульних об'єктів забезпечується безпосередньо самим середовищем HEW, завдяки чому можна створювати свою програму і налагоджувати її, не залишаючи це середовище. "Майстер" налагоджувальної сесії дозволяє додавати наступні об'єкти налагодження в робоче середовище:
- симулятор
- внутрішньосхемні емулятори (серія E6000)
- JTAG$емулятори (E10A, E8)
- оціночні плати із резидентним монітором.
Програма Flash Development Toolkit (FDT)компанії Renesas є простою у використанні утилітою для програмування вбудованої флеш-пам'яті мікроконтролерів сімейства H8. Вона дозволяє створювати проекти, що поєднують кілька файлів, що містять s$записи, в один завантажуваний образ, а також зберігати параметри з'єднання для спрощення керування процесом програмування пристроїв.
FDT підтримує:
- безпосереднє USB-підключення пристроїв, що мають режим завантаження через USB $ порт
- послідовний обмін на швидкостях до 115 200 бод
- шістнадцятирічний редактор образу
- видачу різноманітних повідомлень, які допомагають під час роботи над проектом
- апаратні засоби.
Апаратні засоби випускаються в різних цінових категоріях, починаючи з недорогих налагоджувальних комплектів та стартових наборів RSK (Renesas Starter Kit).
Налагоджувальні комплекти. Налагоджувальні комплекти та набори RSK (рис. 4) є недорогим варіантом апаратних засобів для оцінки характеристик мікроконтролерів. У складі кожного комплекту є зібрана макетна плата та компакт-диск, який містить:
- ознайомлювальну версію пакета HEW, компілятори мов C/C++, а також програму зв'язку відладчика із резидентним монітором
- утиліту Flash Development Toolkit (FDT).
Рис. 4. Набір початкового рівня RSK
На компакт-диску також міститься посібник із швидкого старту, в якому детально описаний процес інсталяції ПЗ, а також повний комплект документації з навчальними проектами та навчальним програмним модулем"Project Generator" для середовища HEW.
Внутрішньосхемні емулятори E8 та E10A-USB. Емулятори E8 та E10A$USB (рис. 5 та 6 відповідно) призначені для підключення до налагоджувального інтерфейсу JTAG. Ці недорогі пристрої забезпечують налагодження в режимі реального часу з використанням спеціалізованих ресурсів мікроконтролера, що входить до складу пристрою, що налагоджується. Емулятори з'єднуються з системою користувача за інтерфейсом, який може використовуватися як для її налагодження, так і програмування розташованої на кристалі мікроконтролера флеш-пам'яті.
Рис. 5. Емулятор-налагоджувач E8
Рис. 6. Емулятор-наладчик E10A-USB
В емуляторах E8 та E10A-USB використовується інтерфейс USB 2.0 з функцією plug-and-play, що дозволяє легко підключати їх до будь-якого ПК або ноутбука, що має інтерфейс USB.
Основні можливості емуляторів:
- до 255 програмних точок зупинки
- одна апаратна точка зупинки за значенням адреси та даних
- збереження інформації про 4 останні переходи
- програмування внутрішньої флеш-пам'яті
- інтегрована підтримка налагодження серед HEW.
Внутрішньосхемний емулятор E6000. Серія інструментів E6000 компанії Renesas містить безліч розвинених внутрішньосхемних емуляторів реального часу, кожен із яких підтримує одне з процесорних сімейств. Ці емулятори можна використовувати в автономному режимі для розробки та налагодження програмного забезпечення або, підключивши їх за допомогою спеціального кабелю до розроблюваного пристрою, для налагодження апаратної частини. Ці потужні налагоджувальні засоби забезпечують:
- емуляцію мікроконтролера в режимі реального часу без циклів очікування або зміни ходу виконання програми
- пам'ять емуляції обсягом від 1 до 4 Мбайт, яка може бути зіставлена з адресним простором цільового процесора
- 256 точок зупинки
- наявність буфера трасування розміром до 32К машинних циклів, запис якого може бути зупинено, яке вміст раховано під час виконання програми
- фільтрацію подій, що заносяться у буфер трасування з використанням системи Complex Event System
- фільтрацію подій, що вже занесені в буфер трасування, з можливістю пошуку
- автоматичне відстеження напруги живлення пристрою, що відладжується, для виключення неправильної роботи емулятора при відхиленні рівня напруги живлення пристрою від допустимого значення
- великий вибір джерел тактового сигналу цільового пристрою
- інтегровану підтримку налагодження серед HEW.
Висновок
Архітектура SuperH не тільки затребувана світовими виробниками електронної техніки, але в деяких сферах вона стала стандартом де-факто.
Зокрема, ІМС сімейства SH-Mobile використано у більш ніж 200 моделях мобільних телефонів, а на базі ІМС з ядром SH-4 і SH-4A побудовано більшість автомобільних навігаційних систем. Так само, як і старші сімейства, SH-2 та SH-2A активно використовуються в різних пристроях та системах, наприклад, у побутовій техніці, системах вентиляції та кондиціювання тощо. З появою недорогих мікросхем сімейства SH-Tiny підвищився інтерес до сімейства SuperH загалом. Висока продуктивність, оптимальний обсяг пам'яті, відмінний набір периферії та розвинені комунікаційні можливості роблять ці мікроконтролери незамінними не тільки у побутових системах та офісному устаткуванні, а й у промислових системах для керування виробничими процесами. Спеціалізований набір комунікаційної периферії дозволяють використовувати мікросхеми з архітектурою SuperH в системах провідного зв'язку, наприклад, телефонії та локальних комп'ютерних мережах.
Література
- High-performance Embedded Workshop User's Manual. – Renesas, January 2004.
- Renesas Starter Kit User's Manual. – Renesas, February 2006.
Завантаження...