Розділ 2.

Апаратне забезпеченню комп’ютера

У цьому розділі ви дізнаєтеся про:

• персональний комп’ютер пристрої комп’ютера, їх призначення та основні характеристики;
• процесор пристрої пам’яті;
• пристрої введення та виведення даних;
• мультимедійні пристрої;
• історію обчислювальних і комп’ютерних пристроїв;
• види сучасних комп’ютерів та їх застосування.

Зміст

 

2.1. Персональний комп’ютер, його основні складові

2.2. Пристрої введення даних

2.3. Пристрої виведення даних

2.4. Історія обчислювальних і комп’ютерних пристроїв

2.5. Види сучасних комп’ютерів та їх застосування

Практична робота № 2. «Конфігурація комп’ютера під потребу»

 

 

2.1. Персональний комп’ютер, його основні складові

 

1. Які пристрої входять до складу комп’ютера? Для чого вони призначені?

2. Який пристрій комп’ютера виконує опрацювання даних? Де зазвичай він розміщується?

3. Назвіть інформаційні процеси. Які пристрої комп’ютера забезпечують збереження даних?

Комп’ютер та інформаційні процеси

Раніше на уроках з інформатики ви вже ознайоминися зі складовими персо-наньного комп’ютера та основними інформаційними процесами. Розглянемо детальніше схему реалізації інформаційних процесів у комп’ютері з використанням його пристроїв (мал. 2.1). Дані потрапляють до внутрішніх запам’ятовуючих пристроїв (внутрішньої пам’яті) комп’ютера через пристрої введення даних (клавіатура, планшет, мікрофон, миша, сканер тощо) або із зовнішніх запам’ятовуючих пристроїв (зовнішньої пам’яті) - пристроїв для роботи з жорсткими магнітними та оптичними дисками, флешнакопичувачів, флешкарт тощо.

З внутрішньої пам’яті дані потрапляють до процесора, відбувається їх опрацювання. Результати опрацювання даних знову передаються до внутрішньої пам’яті, а звідти - до пристроїв виведення даних (монітор, принтер, планшет, звукові колонки тощо) або до пристроїв зовнішньої пам’яті.

Усі операції в комп’ютері, пов’язані з реалізацією інформаційних процесів, можливі тільки під керуванням відповідних програм.

Процесор, його призначення

Ви вже знаєте, що опрацювання даних у комп’ютері виконується процесором (мал. 2.2). Він є пристроєм, який забезпечує виконання комп’ютерних програм. У процесорів, яку будь-якого виконавця алгоритмів, є свій набір команд.

Процесор комп’ютера є його основною складовою. Він містить пристрій керування, який забезпечує виконання команд комп’ютерної програми, та арифметично-логічний пристрій, який здійснює операції над даними. До складу сучасних процесорів входить ще й складова внутрішньої пам’яті - так звана кеш-пам’ять. Її призначення розглянемо дещо згодом.

Властивостями процесора є: тактова частота роботи процесора, кількість ядер, розрядність, обсяг кеш-пам’яті тощо (табл. 2.1). Значення цих та інших властивостей визначають швидкість опрацювання даних процесором.

Таблиця 2.1

Приклади значень властивостей процесора для настільного і планшетного комп’ютерів

Продовження таблиці 2.1

Пам’ять комп’ютера. Внутрішня пам’ять

Пам’ять комп’ютера призначена для зберігання даних. Її поділяють на внутрішню та зовнішню (мал. 2.3). Основною властивістю всіх видів пам’яті є її ємність, яка вимірюється в байтах, кілобайтах, мегабайтах, гігабайтах, терабайтахтощо.

Материнська, або головна, плата

(англ. motherboard або mainboard) -основна складова сучасних персональних комп’ютерів, яка забезпечує передавання даних між пристроями комп’ютера.

Внутрішня пам’ять призначена для забезпечення роботи процесора. Її складові (оперативна пам’ять, постійна пам’ять, кеш-память), як і процесор, розміщуються на материнській платі комп’ютера (мал. 2.4).

Оперативна пам’ять є основною в комп’ютері, у ній розміщуються програми і дані, які в подальшому опрацьовуються процесором. Щоб дані були опрацьовані процесором, вони попередньо повинні бути передані («завантажені») з пристроїв уведення даних або запам’ятовуючих пристроїв до оперативної пам’яті.

Після вимкнення живлення комп’ютера всі дані з оперативної пам’яті зникають.

Оперативна пам’ять виготовляється у вигляді плати блоків мікросхем, яка встановлюється в спеціальні роз’єми (слоти) на материнській платі (мал. 2.4, 3).

Зазвичай на материнській платі можна встановити кілька плат мікросхем оперативної пам’яті.

Слот (англ. slot) - щілина, паз, отвір. Сокет (англ. socket) - заглиблення, гніздо, розетка.

1. Роз’єми для підключення пристроїв введення та виведення даних

2. Процесор

3. Плати блоків мікросхем оперативної пам’яті

4. Мікросхема постійної пам’яті

Мал. 2.4. Материнська плата комп’ютера

Як уже зазначалося, до складу сучасних процесорів включають кеш-пам’ять. Вона призначена для прискорення обміну даними між оперативною пам’яттю і процесором. Розрізняють кеш-пам’ять першого, другого і третього рівнів. Ємність кеш-пам’яті першого рівня в більшості процесорів - 128 кБ. Ємності кеш-пам’я-ті другого і третього рівнів суттєво відрізняються в різних процесорах. На кінець 2020 року кеш-пам’ять другого рівня в процесорах для настільних персональних комп’ютерів становила від 1 до 32 МБ, а третього - від 2 до 256 МБ. Збільшення ємності кеш-пам’яті зазвичай збільшує швидкодію процесора.

Програми та дані, які потрібні для виконання дій, пов’язаних з початком роботи комп’ютера, зберігаються в постійній пам’яті. Після ввімкнення комп’ютера дані з постійної пам’яті копіюються («завантажуються») в оперативну пам’ять і запускаються програми підготовки комп’ютера до роботи.

Постійна пам’ять виготовляється у вигляді однієї або двох мікросхем, що вставляються в спеціальні гнізда - сокети (мал. 2.5, а), або впаюються на материнській платі (мал. 2.5, б).

Зовнішня пам’ять

Зовнішня пам’ять призначена для довготривалого зберігання значних масивів даних. Від внутрішньої пам’яті її відрізняє не тільки призначення, але й відмінності у значеннях окремих властивостей:

• збільшений обсяг даних (у персональних комп’ютерах - до 25 ТБ);

• збереження даних після вимкнення комп’ютера (енергонезалежність);

• можливість приєднання окремих пристроїв зовнішньої пам’яті без вимкнення комп’ютера тощо.

Основними носіями даних зовнішньої пам’яті є жорсткі магнітні диски та електронні схеми. Раніше в комп’ютерах як носії даних активно використовували гнучкі магнітні диски, оптичні диски та магнітні стрічки.

Носії даних розміщуються у відповідних пристроях. Жорсткі магнітні диски є носіями даних у пристроях, які називають накопичувачі на жорстких магнітних дисках (НЖМД). Ці пристрої зовнішньої пам’яті можуть мати один або кілька металевих дисків, покритих шаром магнітної речовини (мал. 2.6). Запис даних виконується шляхом намагнічування ділянок поверхні диска з використанням електромагнітної головки, яка виконує і зчитування даних.

Мал. 2.6. Будова накопичувача на жорстких магнітних дисках

1. Поверхня одного з жорстких дисків

2. Електромагнітна головка

Властивості накопичувачів на жорстких магнітних дисках і приклади їх значень у сучасних пристроях подано в таблиці 2.2.

Таблиця 2.2

Значення властивостей сучасних НЖМД

Зовнішню пам’ять на електронних мікросхемах ще називають флешпам’яттю. Вона реалізовується в пристроях пам’яті трьох основних типів:

• USB-флешнакопичувач («флешка»);

• флешкарта (карта пам’яті);

• твердотілий, або SSD-накопичувач.

USB-флешнакопичувачі використовуються в основному для обміну даними між різними комп’ютерами. Для їх підключення до комп’ютера використовуються USB-роз’єми. Більшість USB-флешнакопи-чувачів мають ємність від 4 до 128 ГБ, хоча є пристрої і значно більшої ємності - до 2 ТБ.

Різноманітні флешкарти (мал. 2.7) здебільшого використовуються як пристрої пам’яті для смартфонів, фото- та відеока-мер тощо. Для їх підключення використовують, залежно від типу флешкарти, відповідні слоти. Найпопулярнішими на сьогодні

у зв’язку з їх широким використанням у смартфонах є флешкарти типу microSD. Ємність флешкарт коливається в межах від 4 до 512 ГБ.

Твердотілі, або SSD-накопичувачі (мал. 2.8), мають таке саме призначення, як і накопичувачі на жорстких магнітних дисках. Здебільшого їх використовують як

основні пристрої зовнішньої пам’яті для мобільних комп’ютерів - ноутбуків, план-шетних комп’ютерів. Порівняно з НЖМД SSD-накопичувачі мають більшу швидкість обміну даних, але й більшу вартість за однакової ємності. За максимальною ємністю SSD-накопичувачі також поки що поступаються накопичувачам на жорстких магнітних дисках - до 8 ТБ.

Для підвищення швидкодії комп’ютера за рахунок збільшення швидкості обміну даними значна частина ноутбуків оснащується двома пристроями зовнішньої пам’яті - більш «швидким» SSD-накопичувачем (для розміщення програм, які дуже часто використовуються комп’ютером, наприклад операційної системи) і значно «повільнішим» накопичувачем на жорстких магнітних дисках для забезпечення потрібної ємності зовнішньої пам’яті.

Для створення резервних копій даних, банку конфіденційних даних значного обсягу, переміщення великих обсягів даних без використання комп’ютерних мереж та інших цілей можуть використовуватися так звані зовнішні накопичувачі на жорстких магнітних дисках або SSD-накопичувачі. На відміну від внутрішніх пристроїв, які підключаються до материнської плати через відповідні роз’єми і розміщуються в системному блоці або корпусі мобільного комп’ютера, зовнішні пристрої підключаються до комп’ютера з використанням USB-роз’ємів (мал. 2.9).

Чи знаєте ви, шо...

Один з перших накопичувачів на жорстких магнітних дисках розробила корпорація IBM, і в 1956 році його було представлено для продажу. Цей пристрій отримав назву IBM 350 Disk File, мав обсяг «цілих» 5 Мбайт і складався з 50 металевих дисків, вкритих шаром магнітної речовини. Діаметр дисків - 24 дюйми або 60,96 см, а маса всього пристрою перевищувала тонну (мал. 2.10).

Чи знаєте ви, шо...

Визначним ученим, який зробив суттєвий внесок у розробку технологій створення сучасних на-копичувачів на магнітних дисках, є Любомир Ро-манків (нар. 17.04.1931, м. Жовква, Львівська обл.), американський учений українського походження, у минулому - провідний співробітник корпорації IBM. Він розробив технологію створення головок запису/зчитування даних з поверхні магнітних дисків, що значно зменшило витрати на виготовлення НЖМД. Ця технологія уможливила виготовлення пристроїв, що могли розміститися в корпусах персональних комп’ютерів. Л. Роман-ків є співавтором понад 60 патентів.

Лля тих, хто хоче знати більше

Тривалий час як носії даних використовували оптичні диски, які відрізнялися ємністю та можливістю здійснювати запис і перезапис даних. Основні типи оптичних дисків, їх властивості та значення властивостей подано в таблиці 2.3.

Таблиця 2.3

Основні типи оптичних дисків

У пристроях для роботи з оптичними дисками використовують промінь лазера для зчитування та запису даних.

Працюємо з комп'ютером

Виконайте тренувальні завдання за посиланням

https://cutt.ly/5hdeX36

або QR-кодом.

Найважливіше в цьому пункті

Обов’язковими компонентами персонального комп’ютера є пристрої, які використовуються для введення, виведення, опрацювання та зберігання даних.

Процесор - це пристрій, який здійснює опрацювання даних. Він містить пристрій керування, який забезпечує виконання команд комп’ютерної програми, та арифметично-логічний пристрій, який здійснює операції над даними. Властивостями процесора є: тактова частота роботи процесора, кількість ядер, роз-рядність, обсяг кеш-пам’яті тощо (табл. 2.1). Значення цих та інших властивостей визначають швидкість опрацювання даних процесором.

Пам’ять комп’ютера призначена для зберігання даних, її поділяють на внутрішню та зовнішню.

Пристрої внутрішньої пам’яті (оперативна, постійна, кеш-пам’ять) розміщуються на материнській платі. Дані з оперативної пам’яті та кеш-пам’яті після вимкнення живлення зникають, а з постійної - ні.

Пристрої зовнішньої пам’яті (накопичувані на жорстких магнітних дисках, пристрої, що використовують флешпам’ять, та ін.) призначені для довготривалого зберігання даних. Після вимкнення живлення дані з носіїв зовнішньої пам’яті не зникають.

Основною властивістю всіх видів пам’яті є її ємність, яка вимірюється в байтах, кілобайтах, мегабайтах, гігабайтах, терабайтахтощо.

Дайте вілповілі на запитання

1 ·. Опишіть схему реалізації інформаційних процесів у комп’ютері за малюнком 2.1.

2*. Для чого призначено процесор? Назвіть пристрої, які входять до складу процесора.

3°. Який пристрій пам’яті включено до складу сучасних процесорів?

4*. Назвіть властивості процесора та наведіть приклади їх значень.

5*. Наведіть класифікацію пам’яті комп’ютера. Яка основна властивість пам’яті? Які одиниці вимірювання значень цієї властивості?

6*. Для чого призначена оперативна пам’ять? Де вона розміщується?

7*. Для чого призначена постійна пам’ять комп’ютера? У чому її відмінність від оперативної?

8°. Для чого призначена кеш-пам’ять?

9*. Назвіть пристрої зовнішньої пам’яті. Наведіть приклади значень властивостей кожного з них.

10*. Що спільного і в чому відмінності між пристроями зовнішньої пам’яті?

Виконайте завлання

1 ·. Використовуючи дані одного із сайтів з відомостями про сучасні комп’ютерні пристрої, наприклад hotline.ua, запишіть значення властивостей трьох різних процесорів, які надійшли останнім часом у продажу магазини України. Заповніть таблицю:

2*. Дослідіть, використовуючи дані сайтів з відомостями про сучасні комп’ютерні пристрої, наприклад hotline.ua, значення властивостей оперативної пам’яті з максимальною ємністю, що пропонуються для ноутбуків. Заповніть таблицю:

Продовження таблиці

З*. Визначте значення властивостей процесора та пристроїв пам’яті вашого домашнього комп’ютера і заповніть таблиці результатів аналогічно до таблиць з рубрики Працюємо з комп’ютером 2.1 (

https://cutt.ly/5hdeX36

).

4*. За відомостями з Інтернету або каталогами комп’ютерних магазинів визначте значення властивостей процесорів, які доступні на ринку комп’ютерів вашого регіону, та заповніть таблицю, аналогічну до таблиці 2.1.

5*. За відомостями з Інтернету або каталогами комп’ютерних магазинів порівняйте ємність кеш-пам’яті другого рівня процесорів з однаковою тактовою частотою і кількістю ядер різних виробників.

6*. Дослідіть, чи можливо змінити дані в постійній пам’яті комп’ютера. Якщо так, то опишіть способи, як це зробити для домашнього комп’ютера.

 

2.2. Пристрої введення даних

 

1. Які пристрої входять до складу комп’ютера? Як їх можна класифікувати?

2. Які пристрої введення даних ви знаєте? Для введення яких даних вони використовуються?

3. Які операції можна виконувати з використанням миші?

Види пристроїв введення даних

Як ви вже знаєте, до складу комп’ютерів входять пристрої введення та виведення даних.

Пристрої введення даних можна розподілити за типом даних, які вони опрацьовують. Так, можна виділити пристрої введення даних:

• текстових (клавіатура);

• графічних (сканер, цифрова фотокамера, графічний планшет);

• звукових (мікрофон, цифровий диктофон);

• відеоданих (відеокамера, вебкамера, ТВ-тюнер).

Ще однією групою пристроїв введення даних є пристрої для забезпечення керування роботою різноманітних програм. До них належать миша, тачпад, мультимедійна (електронна) дошка, сенсорний екран, джойстик, геймпад (англ. gamepad - ігровий майданчик) (мал. 2.12), кейпад (англ. keypad-майданчик для клавіш) (мал. 2.13), руль, педалі, денспад (англ. dancepad-майданчик для танців) (мал. 2.14) тощо.

У комп’ютерах, які використовують для навчальних і наукових цілей, можуть застосовуватися інші види пристроїв для введення даних. Наприклад, датчики для визначення значення температури, вологості повітря, наявності певних домішок у речовинах, швидкості руху різноманітних об’єктів тощо.

Розглянемо властивості (технічні характеристики), їх значення та класифікацію окремих пристроїв введення даних.

Клавіатура

Клавіатура призначена для введення символьних даних і команд. Залежно від значення певних властивостей клавіатури можна поділити на кілька груп:

• за призначенням: стандартні (для використання в стаціонарних комп’ютерах для введення символьних даних), компактні (для використання з мобільними пристроями малих розмірів), мультимедійні (для керування діями з мультимедійним контентом безпосередньо з клавіатури), ігрові (для керування діями в комп’ютерних іграх) тощо;

• за типом підключення до системного блока: дротові або бездротові (радіо, Bluetooth,

Wi-Fi тощо).

Проекційна клавіатура (мал. 2.15) є ефективним пристроєм введення даних для мобільних пристроїв - вона поєднує зручність введення даних з клавіатури стандартних розмірів і мобільність - її зображення можна спроектувати на будь-яку плоску поверхню, а сам проектор має малі розміри. В іншому робота з такою клавіатурою нічим не відрізняється від роботи зі стандартною клавіатурою.

Цікаві факти з історії

У місті Норвіч (Велика Британія) у бруківці на вулиці Принцес можна побачити вирізьблену в камені клавіатуру (мал. 2.16). Місцеві жителі та гості міста ламають голову над тим, яким чином клавіатура з’явилася у бруківці, якій кілька сотень років. Чи це знак від позаземних цивілізацій, чи жарт студентів місцевого університету мистецтв?

Пристрої для забезпечення керування роботою програм

Маніпулятор миша використовують для забезпечення передавання команд від користувача комп’ютерним програмам.

Залежно від передбачених розробниками програм особливостей опрацювання натиснення тієї чи іншої кнопки миші, прокрутки її коліщатка може виконуватися певна команда меню, обиратися об’єкт, збільшуватись або зменшуватись масштаб відображення, відкриватися контекстне меню, вставлятися об’єкт тощо.

Маніпулятори миша поділяються залежно від значень таких властивостей:

• за призначенням: для настільних ПК, для ноутбуків, ігрові тощо;

• за типом підключення до системного блока: дротові (USB, PS/2) або бездротові (радіо, Bluetooth, Wi-Fi тощо);

• за типом датчиків руху: оптичні, лазерні, гіроскопічні тощо;

• за кількістю кнопок: 2, 3-5, 6-9, 10 і більше тощо;

• за типом корпусу: симетрична стандартна, симетрична для шульги, ергономічна тощо.

На малюнку 2.17 зображено ігрову дротову лазерну ергономічну мишу, яка має 10 кнопок та одне коліщатко.

Тачпади (англ. touch - дотик, pad- площадка, майданчик, подушечка) є складовими практично всіх типів ноутбуків і нет-буків, проте можуть використовуватись і під час роботи з настільними ПК у вигляді додатково підключеного пристрою (мал. 2.18). Переміщення пальця по поверхні тачпада приводить до переміщення вказівника на екрані монітора. Одноразовий короткочасний дотик до поверхі тачпада аналогічний до одноразового клацання лівою кнопкою миші, а подвійний дотик - подвійного клацання лівою кнопкою миші. Ліва і права кнопки тачпада виконують ті самі функції, що й відповідні кнопки миші.

Лля тих, хто хоче знати більше

Як змінити вигляд вказівника миші

Вказівник миші (тачпада) на екрані монітора комп’ютера за різних ситуацій має різне зображення. У більшості випадків він стандартно має вигляд стрілки (мал. 2.19). Однак, зовнішній вигляд вказівника можна змінити. Для цього слід виконати

І у вікні Миша — властивості відкрити вкладку Вказівники (мал. 2.20). У подальшому є кілька варіантів зміни зовнішнього вигляду вказівника:

• змінити схему оформлення вказівників. Для цього слід:

1. Відкрити список Схема (мал. 2.21).

2. Вибрати потрібну схему оформлення.

3. Вибрати кнопку Застосувати.

4. Закрити вікно;

• вибрати для кожного з режимів у списку Настроювання інше зображення. Для цього слід:

1. Вибрати в списку назву режиму, зображення вказівника якого потрібно змінити, наприклад Виділення тексту.

2. Вибрати кнопку Огляд.

3. У вікні Огляд у списку папки Cursor вибрати потрібний файл із зображенням вказівника, наприклад beam_im.

4. Ознайомитися зі збільшеним зображенням вибраного вказівника в полі Перегляд.

5. Вибрати кнопку Відкрити.

6. Повторити дії 1-5 для інших режимів вказівника.

7. Вибрати кнопку Застосувати.

8. Закрити вікно.

Перелік файлів із зображеннями вказівників, що під час інсталяції операційної системи розміщуються в папці Cursor, доволі обмежений. Однак користувач зможе знайти в Інтернеті доволі великі колекції зображень, наприклад за ключовими словами «курсори миші». Колекції зображень вказівників - це набори файлів з розширенням імені сиг чи аиі. Ці файли бажано скопіювати в папку Cursor і для їх використання виконати наведену вище послідовність дій.

Сенсорні екрани використовують здебільшого у планшетних комп’ютерах, смартфонах, а також у різноманітних довідкових і презентаційних системах, платіжних терміналах. Уведення даних здійснюється дотиком пальця або стилуса до певних ділянок поверхні екрана. Екран «відчуває», у якому місці відбувся дотик, і передає відповідний сигнал комп’ютеру. Основні властивості - розмір екрана (довжина діагоналі може бути від 3 до 70 дюймів і більше) і принцип відстеження місця дотику.

Мультимедійні (електронні) дошки використовують здебільшого в закладах освіти, а також під час проведення різноманітних презентацій. Розрізняють дошки залежно від їх розмірів (довжина діагоналі 70-79, 80-89 чи понад 90 дюймів) і принципу визначення місця дотику на дошці.

Пристрої для введення графічних даних

Сканери (англ. scanner - той, що відстежує) використовуються для введення графічних даних у комп’ютер. На об’єкт, комп’ютерне зображення якого потрібно отримати, від спеціального пристрою направляється потік світла. Датчики світла аналізують інтенсивність і колір відбитого світла та перетворюють ці дані в електронну форму подання зображення.

Сканувати можна й текстовий документ, але в результаті буде отримано графічне зображення тексту. Це зображення можна перетворити на текст, використавши спеціальні програми - системи оптичного розпізнавання тексту (англ. OCR - Optical Character Recognition - оптичне розпізнавання символів).

Сканери поділяють на ручні, настільні та проекційні.

Ручні сканери (мал. 2.22) мають малі розміри і зручні для введення невеликих за розмірами зображень. Під час сканування об’єкт залишається нерухомим, а переміщують сам сканер. Такі типи сканерів широко використовують у магазинах для сканування штрих-кодів,

нанесених на товари, у поїздах для сканування QR-кодів на проїзних документах, у бібліотеках тощо.

Останнім часом набули розповсюдження ручні сканери з протяжним механізмом, що використовуються в комплекті з різними мобільними комп’ютерами для отримання якісних відсканованих зображень. Такі сканери мають невеликі розміри та живляться з використанням USB-підключення або від автономної батареї. Зазвичай вони можуть бути підключені до мережі з використанням Wi-Fi-з’єднання. Один з таких сканерів подано на малюнку 2.23.

Серед настільних сканерів найпоширеніші планшетні (мал. 2.24). У них об’єкт, що сканується, нерухомо розміщується на склі. Сканування відбувається під час автоматичного переміщення механізму зчитування. Для сканування великої кількості сторінок із зображеннями чи текстами використовують сканери з автоматичною подачею сторінок і вбудованою пам’яттю для зберігання файлів відсканованих зображень.

Крім планшетних, є настільні сканери, у яких об’єкт сканування протягується відносно нерухомого механізму зчитування (мал. 2.25).

Проекційні сканери ще називають безконтактними або документ-сканера-ми. їх особливістю є те, що зображення вони отримують, як у фотоапараті, відразу всієї сторінки. Об’єкт сканування розміщується під модулем сканування (мал. 2.26). Змінюючи відстань від об’єкта до модуля сканування, можна отримувати зображення об’єктів різних розмірів, а не тільки обмежуватись, наприклад, форматом А4. Значна частина таких сканерів має пристрій для підсвічування об’єкта сканування. Такі сканери активно використовують у бібліотеках для створення електронних копій книжок, журналів, текстових документів, фотографій, інших зображень.

Таблиця 2.4

Основні властивості планшетних сканерів

Власти вість	Що характеризує	Одиниці вимірювання	Значення в сучасних сканерах, наприклад у моделі Epson V550 Photo
Формат	Розмір робочої області для сканування об’єктів	мм (формат)
Розділь ність	Здатність розпізнавати певну кількість точок на одному дюймі зображення	Точок на один дюйм - dpi (англ. dot per inch - точок на дюйм)
Кількість кольорів	Кількість кольорів, які може розпізнати сканер	Одиниці

Близький за принципом дії до сенсорного екрана графічний планшет. Він використовується для створення малюнків і введення інших графічних даних. Користувач створює малюнок, дотикаючися стилусом до поверхні графічного планшета. В окремих видах графічних планшетів робоча поверхня не відображає зображення, воно з’являється на екрані комп’ютера, до якого приєднано графічний планшет. В інших створене зображення відображається на робочій поверхні графічного планшета (мал. 2.27).

Розрізняють графічні планшети за розміром робочої поверхні, роздільністю (від 2000 до понад 4000 пікселів на дюйм), а також кількістю варіантів реагування на силу натискання стилусом на робочу поверхню (від 512 до 2048).

Інші пристрої введення даних

Як уже було зазначено, для введення відео та звукових даних використовують фото- і відеокамери, вебкамери, мікрофони та інші мультимедійні пристрої.

Зазначимо, що основними властивостями фото- і відеокамер, вебкамер є їхня роздільність, яка визначає якість зображення. Для відеокамер якість зображення визначається стандартами SD (англ. Standard Definition - стандартна чіткість, 720 х 576 точок), HD (англ. High Definition - висока чіткість, 1280 х 720 точок), Full HD (англ. Full High Definition - повна висока чіткість, 1920 х 1080 точок), Ultra HD (англ. Ultra High Definition - надвисока чіткість, 3840 χ 2160 точок).

Для вебкамер роздільність визначається такими самими, як і в інших цифрових камерах, значеннями кількості точок на дюйм, додатковою характеристикою є максимальна кількість кадрів, які може записувати камера за одну секунду. Зазвичай значення цієї властивості знаходиться в межах від 15 до 60 кадрів за секунду.

У фотокамер якість зображення залежить від оптичних властивостей об’єктива та кількості точок (пікселей) (від 10 до понад 45 мегапікселей), які може відтворити пристрій.

Мікрофон - пристрій, що здійснює перетворення звукових коливань в електричні. У комп’ютерах електричні коливання ще оцифровуються - перетворюються у форму, яка зручна для опрацювання іншими пристроями комп’ютера.

Мікрофони призначено для введення звукових даних до комп’ютера. їх можна поділити на кілька груп залежно від:

• принципу дії (динамічні, п’єзоелектричні, магнітоелектричні, електростатичні тощо);

• системи під’єднання (вмонтовані (у корпуси ноутбуків, вебкамер тощо) і відокремлені (під’єднуються додатково до пристроїв комп’ютера, зазвичай з використанням USB-з’єднання), мал. 2.28);

• чутливості до гучності звуку

тощо.

Використання мікрофонів у комп’ютерній техніці набуло особливого розповсюдження з розвитком систем комп’ютерного зв’язку, використанням аудіо- та відеоконферен-цій, систем голосового введення текстів тощо.

Значення властивостей пристроїв уведення даних постійно змінюються, вони вдосконалюються за дизайном та якістю здійснення операцій з уведення даних, з’являються нові види пристроїв. Варто перед придбанням пристроїв ознайомитися з думками експертів і користувачів щодо їх використання. Такі матеріали регулярно розміщують в Інтернеті.

Найважливіше в цьому пункті

До пристроїв уведення даних належать пристрої введення текстових (клавіатура), графічних (сканер, фотокамера, графічний планшет), звукових (мікрофон), відеоданих (відеокамера, вебкамера, ТВ-тюнер), а також пристрої для забезпечення керування об’єктами в різноманітних програмах - миша, тачпад, мультимедійна (електронна) дошка, сенсорний екран, джойстик, геймпад, кейпад, руль, педалі, танцювальний майданчик тощо.

Під час добору пристроїв варто зважати на їх призначення, значення основних властивостей і ціну.

Лайте вілповілі на запитання

1°. Які пристрої комп’ютера належать до пристроїв уведення даних?

2*. За значенням яких властивостей класифікують клавіатури? Наведіть приклади.

З*. Які види маніпуляторів миша використовують у комп’ютерному класі вашої школи? Наведіть значення їх властивостей.

4*. На значення яких властивостей слід звернути увагу, купуючи нову мишу для домашнього комп’ютера? Поясніть чому.

5°. За допомогою яких пристроїв можна ввести графічне зображення в пам’ять комп’ютера?

6*. Для чого використовують сканер? Які типи сканерів ви знаєте?

7*. Які значення властивостей можуть мати сканери, які використовують у комп’ютерних класах школи? Який сканер ви б порекомендували для комп’ютерного класу?

8*. Для чого призначено пристрої введення, які входять до складу мультимедійного обладнання комп’ютерного класу?

9*. Чим, на вашу думку, відрізняється відеокамера від вебкамери? Що в них спільного?

Виконайте завлання

1^е. На основі відомостей, розміщених у підручнику, підготуйте повідомлення зі схемою класифікації пристроїв уведення даних.

2*. На основі відомостей, розміщених у підручнику, підготуйте слайд презентації зі схемою класифікації пристроїв уведення даних. Збережіть презентацію у файлі з іменем завдання 2.2.2 у вашій папці.

З*. Використовуючи дані одного із сайтів з відомостями про сучасні комп’ютерні пристрої, наприклад hotline.ua, визначте значення властивостей трьох різних маніпуляторів миша, що надійшли останнім часом у продажу магазини України. Заповніть таблицю:

4*. Використовуючи дані сайтів з відомостями про сучасні комп’ютерні пристрої, наприклад hotline.ua, визначте значення властивостей планшетних сканерів трьох різних виробників, що пропонуються магазинами України для використання вдома. Створіть у текстовому процесорі таблицю за зразком і заповніть її:

5*. За відомостями з Інтернету або каталогами комп’ютерних магазинів запропонуйте для шкільної бібліотеки дві моделі проекційних сканерів для створення електронної бібліотеки. Свої пропозиції обґрунтуйте у відповідному текстовому файлі.

6*. Порадьте своєму товаришу (подрузі), якому (якій) подобається малювати, 2-3 моделі графічних планшетів. Пропозиції обґрунтуйте у відповідному текстовому файлі.

7*. Підготуйте повідомлення про використання мікрофонів різних типів для створення мультимедійних об’єктів з використанням комп’ютерів.

 

2.3. Пристрої виведення даних

 

1. Які пристрої входять до складу комп’ютера? Як їх можна класифікувати?

2. Які пристрої введення даних входять до складу комп’ютера? Для введення яких даних їх використовують?

3. Які пристрої є у вашому комп’ютерному класі? Для чого вони призначені?

Пристрої виведення даних, як і пристрої введення даних, можна поділити за типом даних, які вони опрацьовують. Так, можна виділити пристрої виведення даних:

• текстових і графічних (монітор, принтер, плотер);

• звукових (навушники, звукові колонки);

• відеоданих (мультимедійні проектори, екранні панелі).

Певні типи пристроїв можуть виводити як графічні або текстові, так і відеодані (монітор, мультимедійні проектори, екранні панелі тощо).

Монітор

Монітор є основним пристроєм для виведення даних у персональних комп’ютерах. Монітори поділяють за системою створення зображення на:

• LCD-монітори (англ. Liquid Crystal Display - рідкокристалічний дисплей), або монітори на рідких кристалах;

• плазмові;

• OLED (англ. Organic Light Emitting Diode - органічний світлодіод);

• монітори на електронному чорнилі - e-ink (англ. Electronic ink - електронне чорнило) тощо.

У більшості сучасних моніторів використовується рідкокристалічна технологія. LCD-монітори поділяють за:

• принципом дії (ТА/ + film, PLS, різні версії IPS та VA)\

• довжиною діагоналі (від 19 до понад 37 дюймів);

• роздільністю (від 1280 х 1024 до 5120 х 2880 точок);

• часом реакції - реагування на команду зміни кольору пікселя екрана із чорного на білий (від 1 мс до 8 мс);

• співвідношенням довжин сторін екрана (16 : 9, 16 : 10, 21 : 9, 5 : 4).

Суттєвою характеристикою LCD-моніторів є тип джерела світла, яке використовується для підсвічування створення зображення на зовнішній поверхні екрана. У переважній більшості сучасних LCD-моніторів використовується LED-технологія (Light Emitting Diode - світлодіод) підсвічування екрана.

Плазмові монітори використовуються в основному для створення великих демонстраційних екранів, бо мають низьку роздільність, але високу яскравість зображення. Останнім часом ця технологія замінюється технологією на рідких кристалах.

Технологія OLED уже понад 15 років уважається перспективною для створення якісних моніторів завдяки високій контрастності та яскравості зображення, малій (до 1 см) товщині. Однак висока вартість цих моніторів, значне зниження яскравості через 3-5 років роботи суттєво знижують їх ринок збуту.

Висока контрастність чорно-білого зображення в моніторах на основі електронного чорнила, значні терміни роботи без додаткової підзарядки (кілька тижнів), відсутність мерехтіння екрана забезпечують комфортні умови для читання з екрана. Тому монітори, які створено за вказаною технологією, в основному використовують в електронних книжках (мал. 2.29) -планшетних комп’ютерах, що призначені для читання текстів. З 2016 року компанією Е Ink розпочато випуск кольорових моніторів, однак їх широкому розповсюдженню у звичайних комп’ютерах заважає дуже низька швидкість оновлення екрана, мала кількість (4096) відтворюваних кольорів і потреба додаткового підсвічування.

Відеоадаптер

Для опрацювання графічних даних, що виводяться на екран монітора, у комп’ютерах використовується спеціальний пристрій - відеоадаптер. Розрізняють інтегровані відеоадаптери та у вигляді окремої плати. Інтегрований відеоадаптер розміщується в мікросхемі процесора або на материнській платі.

Його використовують у персональних комп’ютерах, які не призначені для якісного опрацювання великих обсягів графічних даних. Для цих цілей використовують відеоадаптери у вигляді окремої плати (мал. 2.30), що вставляється в один зі слотів материнської плати.

Інтегральний (лат. integer - цілий) - нерозривно зв’язаний, цільний.

Інтеграція (лат. integratio - поповнення) -об’єднання в ціле окремих частин.

Чіпсет (англ. chip - мікросхема, set - набір) - набір мікросхем, що забезпечує обмін даними між пристроями комп’ютера.

Такі відеоадаптери містять спеціальний графічний процесор і додаткову оперативну пам’ять - графічну (відео) пам’ять. їх розрізняють за типом процесора (наприклад, AMD Radeon RX 5500 XT, NVIDIA GeForce RTX 2080), обсягом пам’яті (від 2 до 24 ГБ і більше), системами під’єднання до материнської плати (PCI Express 3.0, PCI Express 4.0) та до монітора (HDMI, D-Sub, DisplayPort, DVI-D) тощо.

Пристрої для друкування

Для виведення текстових і графічних даних на папір, плівку або інші матеріали використовують принтери і плотери.

Основними властивостями принтерів є:

• розмір матеріалу, на який здійснюється друкування - А4, А3\

• кількість кольорів - монохромні, багатокольорові;

• роздільність - від 600 х 1200 до 5760 χ 1440 точок на дюйм і більше;

• швидкість друкування - від 1 до 80 сторінок за хвилину,

• тип підключення до комп’ютера - дротове або бездротове.

Принтери поділяють за принципом дії на: матричні, лазерні, струменеві, тер-мосублімаційні, термічні, ЗО-принтери тощо. Найрозповсюдженішими є принтери, що використовують струменеву та лазерну технології, хоча останнім часом усе більшої популярності набувають термосублімаційні та ЗР-принтери.

Лазерний принтер. Основним елементом лазерного принтера є циліндр, з нанесеним на нього світлочутливим матеріалом (мал. 2.31). Лазерна установка генерує тонкий світловий промінь, який потрапляє на барабан і змінює його електричний заряд у точці падіння. Далі на барабан наноситься тонер - спеціальна фарба в порошковому вигляді. Кількість порошку, що прилипає до поверхні барабана, залежить від величини заряду в певній точці. Під час обертання барабан притискається до аркуша паперу. Тонер прилипає до поверхні паперу й утворює на ньому потрібне зображення.

Для фіксації порошку на папері аркуш пропускають між роликами, які розігріті до температури близько 180 °С (так звана пічка або фюзер). Тонер «запікається» на папері. Після цього йому ні волога, ні пряме сонячне проміння не завдають шкоди.

Тонер (англ. toner-той, що надає відтінок) - порошок або крем, з використанням якого змінюють колір поверхні, на яку він наноситься.

Фюзер (англ. fuse - плавитися) - пристрій для плавлення, запікання.

Для кольорового друкування використовують кольорові тонери.

Струменевий принтер. Більш точно зараз варто називати ці принтери крапельними. Технологія створення зображення в принтерах цього типу базується на нанесенні дуже малих крапель чорнил різного кольору на папір або інший матеріал. Залежно від способу генерації крапель розрізняють:

• п’єзоелектричну технологію - крапля видавлюється пластиною, що деформується під дією електричного струму (наприклад, принтери Epson);

• бульбашкову, або термічну, технологію - крапля видавлюється бульбашкою парів чорнила, що утворюються внаслідок швидкого нагрівання електротермічного елемента (наприклад, принтери Hewlett Packard, Canon).

Суттєвим недоліком струменевих принтерів є вигорання чорнила під дією прямого сонячного проміння та нестійкість до вологи.

Сублімаційний друк може використовуватися для створення яскравих пов-нокольорових зображень на різних поверхнях - на папері, картоні, а головне на тканині, склі, фаянсі тощо. Сублімація (лат. sublimiter- угору, прямо) - це фізичне явище переходу речовини з твердого стану в газоподібний, минаючи рідкий стан. Існує кілька варіантів сублімаційного друку:

• прямий «мокрий» друк спеціальними (сублімаційними) чорнилами на поверхню, що містить поліестер, або поверхню, на яку попередньо нанесено шар речовини з поліестером;

• прямий «сухий» друк з використанням плівок різного кольору (мал. 2.32), з яких під час нагрівання тверда фарба випаровується і переноситься на поверхню, на якій утворюється малюнок;

• непрямий друк, на першому етапі якого відбувається друк з використанням струменевого принтера і сублімаційних чорнил на спеціальний сублімаційний папір. На другому етапі - створене на папері зображення прикладається до поверхні об’єкта, на якій потрібно створити зображення, і нагрівається до температури понад 100 °С. Фарба з паперу випаровується та утворює зображення на чашках, футболках, табличках тощо. У цьому випадку також використовуються тканини з поліестером або поверхні з попередньо нанесеним шаром речовини з поліестером.

Прямий «мокрий» друк зазвичай застосовується для великих тиражів зображень на промислових поліграфічних підприємствах, прямий «сухий» друк - для друку фотографій високої якості (мал. 2.33), непрямий друк-для створення сувенірної продукції малими тиражами навіть у домашніх умовах.

Основна перевага сублімаційної технології друку - висока якість зображень і стійкість до вологи та світла.

Чи знаєте ви, шо...

Одним з перших ідею виводити на тверду основу результати обчислень запропонував відомий англійський учений і винахідник Чарлз Беббідж. Під час проектування своєї першої обчислювальної машини Беббідж приєднав до неї друкуючий пристрій, який видавлював результат обчислень на мідній пластині. Таким чином отримане число могло довго зберігатись і унеможливлювало помилки, які виникали через неуважність тих, хто записував ці результати на папері.

Плотери (графобудівники) також можуть виводити на тверді носії текстові або графічні дані. Але в основному вони призначені для роботи з графікою. Використовують для друку креслень, ескізів, плакатів та інших зображень великих розмірів, зазвичай більших ніж 297 мм χ 420 мм (формат АЗ).

Принципи, які лягли в основу конструкцій сучасних плотерів, мало чим відрізняються від принципів роботи принтерів. Найрозповсюдженішими є плотери, які використовують струменеву технологію.

Тривимірні, або Зй-принтери, використовують для створення об’ємних об’єктів складної форми (мал. 2.34). Розрізняють тривимірні принтери за типом речовини, з якої «будується» об’єкт, і способом її отвердіння. Використовують кілька основних технологій:

• отвердіння спеціальної смоли під дією світла (лазерне випромінен-ня або світлодіодне) - SLA (англ.

Stereolithography apparatus - стерео-літографічна апаратура) або стерео-літографічна технологія (мал. 2.34);

• запікання (плавлення та отвердіння) спеціального порошку під дією променя лазера - SLS-технологія (англ.

Selective Laser Sintering - вибіркове лазерне спікання);

• отвердіння попередньо розплавлених пластичних мас - FDM (англ. Fused Deposition Modeling - моделювання методом наплавлення) технологія.

FDM-технологія - найдешевша. Це зумовило її широке розповсюдження в принтерах, які використовують у домашніх умовах і в навчальних закладах. Однак SLA- та SLS-тех-нології мають суттєву перевагу в точності виготовлення об’єктів і широко використовуються в промисловому виробництві.

Також розрізняють ЗР-принтери за максимальними розмірами об’єктів (довжиною, шириною, висотою), які можна виготовити з їх використанням.

Порівняння характеристик трьох основних технологій за п’ятибальною шкалою подано в таблиці 2.5.

Таблиця 2.5

Порівняння характеристик технологій 30-друку

ЗР-принтери мають широке застосування в різних галузях людської діяльності (мал. 2.35-2.38). Особливо активно їх використовують у медицині.

Переглянути відео про технології ЗР-друку можна за посиланнями:

https://cutt

. ly/ag 1 ZJpO чи

https://cutt.ly/Kg1ZZup

або використавши QR-коди (мал. 2.39).

ЗО-ручки - це нові пристрої виведення даних для «малювання» у просторі. Вони частіше використовують FDM-технологію ЗР-принтерів і будують зображення шляхом видавлювання тонкого струменя (0,5-1,5 мм) розплавленої пластмаси, яка відразу твердіє, утворюючи об’ємний об’єкт (мал. 2.40). Є ручки, що використовують різнокольорові чорнила на основі смол, що твердіють під дією ультрафіолетового випромінювання. Такі ручки можуть тривалий час працювати без підключення до електричної мережі за рахунок акумуляторних батарей.

Переглянути відео про роботу з ЗР-ручкою можна за посиланнями:

https://cutt.ly/Xg1ZCJ1

чи

https://cutt

. Iy/6g 1ZBJ2 чи

https://cutt.ly/qg1Z1eo

або використавши QR-коди (мал. 2.41).

Значення властивостей пристроїв постійно змінюються, вони вдосконалюються за дизайном та якістю здійснення операцій з виведення даних. Варто перед придбанням пристроїв ознайомитися з думками експертів і користувачів щодо їх використання. Такі матеріали регулярно розміщують в Інтернеті.

Працюємо з комп'ютером

Виконайте тренувальні завдання за посиланням

https://cutt.ly/AhdeMSZ

або QR-кодом.

Найважливіше в цьому пункті

До пристроїв виведення даних належать пристрої виведення текстових і графічних даних (монітор, принтер, плотер), звукових (навушники, звукові колонки), відеоданих (мультимедійні проектори, екранні панелі) тощо.

Монітори поділяють за системою створення зображення на: монітори на рідких кристалах або LCD-монітори, плазмові, OLED, на електронному чорнилі - е-ink тощо. У більшості сучасних моніторів використовується рідкокристалічна технологія.

Для опрацювання графічних даних, що виводяться на екран монітора, у комп’ютерах використовується спеціальний пристрій - відеоадаптер. Відеоадаптер містить спеціальний графічний процесор і додаткову оперативну пам’ять - графічну (відео-) пам’ять.

Для виведення даних на папір, плівку або інші матеріали використовують принтери і плотери.

Принтери поділяють за принципом дії на: матричні, лазерні, струменеві, термосублімаційні, термічні, Зй-принтери тощо. Найбільш розповсюдженими є принтери, що використовують струменеву та лазерну технології.

В останні роки активно розвиваються технології створення тривимірних об’єктів з використанням ЗО-принтерів і ЗО-ручок.

Лайте вілповілі на запитання

1°. Які пристрої комп’ютера належать до пристроїв виведення даних?

2*. За значенням яких властивостей класифікують монітори? Наведіть приклади значень властивостей сучасних моніторів.

З*. Які види принтерів використовують у вашій школі? Як визначити значення їх властивостей?

4*. На значення яких властивостей слід звернути увагу, купуючи новий відеоадаптер для домашнього комп’ютера? Поясніть чому.

5*. Чим відрізняється принтер, який працює за лазерною технологією, від принтера на основі сублімаційної технології? Яка технологія дає змогу створити більш якісне кольорове зображення?

6°. Які принтери використовують для створення сувенірної продукції малими тиражами?

7*. Для чого призначено пристрої виведення даних, що входять до складу мультимедійного обладнання комп’ютерного класу?

8*. Чим, на вашу думку, відрізняється ЗР-принтер від ЗР-ручки? Що в них спільного?

9*. Які значення властивостей повинен, на вашу думку, мати принтер для домашнього використання?

Виконайте завлання

1^е. На основі відомостей, розміщених у підручнику, підготуйте схему класифікації пристроїв виведення даних.

2*. На основі відомостей, розміщених у підручнику, підготуйте слайд презентації зі схемою класифікації пристроїв виведення даних. Збережіть презентацію у файлі з іменем завдання 2.3.2 у вашій папці.

З*. Використовуючи дані одного із сайтів з відомостями про сучасні комп’ютерні пристрої, наприклад hotline.ua, визначте значення властивостей трьох різних моніторів, що надійшли останнім часом у продажу магазини України. Заповніть таблицю:

4*. На основі відомостей, розміщених у підручнику, підготуйте в одній з прикладних програм схему класифікації сучасних принтерів. Збережіть схему у файлі з іменем завдання 2.3.4 у вашій папці.

5*. Дізнайтеся значення властивостей пристроїв виведення вашого домашнього комп’ютера та заповніть таблиці результатів аналогічно до таблиць рубрики Працюємо з комп’ютером 2.3 (

https://cutt.ly/AhdeMSZ

).

6*. За відомостями з Інтернету або каталогами комп’ютерних магазинів визначте значення властивостей принтерів (струменевих і лазерних)

трьох різних виробників, що пропонуються магазинами України. Заповніть таблицю:

7*. Підготуйте презентацію про галузі використання сублімаційних принтерів.

8*. Підготуйте презентацію про галузі використання ЗР-принтерів і ЗР-ручок. Зверніть особливу увагу на промислове використання технологій ЗD-друку.

 

2.4. Історія обчислювальних і комп’ютерних пристроїв

 

1. Які види комп’ютерів ви знаєте? Чим відрізняється їх використання?

2. Які ви знаєте приклади застосування комп’ютерів у різних галузях людської діяльності?

3. Назвіть прізвища українських учених, які зробили значний внесок у розвиток комп’ютерної техніки.

Етапи розвитку засобів реалізації інформаційних процесів

Розвиток людства безпосередньо пов’язаний з розвитком засобів передавання, опрацювання та зберігання повідомлень, у якому можна виділити кілька етапів (табл. 2.6).

Таблиця 2.6

Етапи розвитку засобів реалізації інформаційних процесів

Назва етапу	Період історії людства	Приклади носіїв даних, засобів передавання та опрацювання даних
Етап ручних засобів	Від стародавніх часів до середини XV ст.	Носії даних - глиняні дощечки, папіруси, береста, палиці із зарубками, картини тощо. Засоби передавання - сигнальні вогнища, барабанний бій, персональні посланці, голубина пошта, перші поштові служби для передавання державних документів. Засоби опрацювання - мозок і пальці людини, ручні обчислювальні прилади (абак, рахівниця, вузлики на мотузці тощо)
Етап механічних засобів	Від середини XV ст. до середини XIX ст.	Носії даних - книжки, газети, журнали, фото-пластини. Засоби передавання - поштові служби. Засоби опрацювання - друкарські машинки, фотоапарати, арифмометри, машинки для обчислень, музичні машинки (типу шарманок), грамофони, пристрої для відтворення анімації

Продовження таблиці 2.6

Назва етапу	Період історії людства	Приклади носіїв даних, засобів передавання та опрацювання даних
Етап електричних засобів	Від середини XIX ст. до 40-х років XX ст.	Носії даних - платівки, кіноплівки, магнітні плівки. Засоби передавання - телефон, телеграф, радіо. Засоби опрацювання - фонографи, електричні друкарські машинки, табулятори, електричні арифмометри, магнітофони, ротапринти
Етап електронних засобів	Від 40-х років XX ст. до наших днів	Носії даних - магнітні й оптичні диски, електронні мікросхеми. Засоби передавання - телебачення, комп’ютерні мережі, засоби мобільного зв’язку. Засоби опрацювання - електронні калькулятори, комп’ютер

Історія засобів опрацювання повідомлень

Розглянемо детальніше історію розвитку засобів опрацювання повідомлень, призначених для виконання обчислень. Першими засобами опрацювання числових повідомлень були пальці (мал. 2.42). Про це свідчать, наприклад, римські цифри (I, V, X). У стародавній слов’янській нумерації одиниці називалися «перстами», тобто пальцями, а назва цифри «5» походить від слова «п’ясть» (кисть руки).

Значним кроком уперед у розвитку засобів обчислювання стало створення абака в V от. до н. е. у Стародавній Греції. Ідею такого пристрою греки запозичили у стародавніх вавилонян. Більш пізній римський варіант абака зображено на малюнку 2.43. Абак - це дошка з паралельними лунками, у які вкладалися якісь предмети, найчастіше камінці. Від цього пішла назва як самого пристрою - калькулятор (лат. calculus - камінці), так і процесу обчислення (англ. calculate - обчислювати).

Подібні пристрої в подальшому було створено в різних країнах: Китаї (суаньпань), Японії (соробан), Росії (рос. счетьі - рахівниця (мал. 2.44)) і використовувалися майже до кінця XX от.

Разом з простими й доволі розповсюдженими пристроями типу абака ще в Давній Греції та Римі використовували різноманітні обчислювальні пристрої з використанням коліщат із зубцями. Про це свідчить знахідка із затонулого античного судна. Її назвали «Ан-тикітерський механізм» за назвою грецького острова,

біля якого знайшли судно в 1902 р. Але тільки в другій половині XX ст. вчені змогли за уламками механізму відновити його будову і визначити призначення (мал. 2.45). Створений за 100-150 років до нашої ери пристрій використовувався як календар, а також для механічного визначення положення небесних тіл - Сонця, Місяця та відомих грекам планет - Меркурія, Венери, Марса, Юпітера, Сатурна.

На жаль, пристрої, подібні до антикітерського механізму, і наукові знання, потрібні для їх виготовлення, були на тривалий час утрачені. Активні роботи щодо вдосконалення обчислювальних пристроїв розпочалися тільки в XVII ст. з розвитком промисловості, торгівлі, будівництва, військової справи.

У 1642 р. французький математик, фізик, інженер і філософ Блез Паскаль (1623-1662) (мал. 2.46) подав на розгляд королівської ради свій механічний обчислювальний пристрій. У подальшому він створив кілька десятків таких пристроїв (мал. 2.47). їх використовували для виконання додавання та віднімання чисел.

Згодом ідеї Паскаля були розвинуті та вдосконалені багатьма математиками та інженерами. Зокрема, німецький учений Готфрід Лейбніц (1646-1716) (мал. 2.48) створив перший у світі арифмометр - механічний обчислювальний пристрій, що виконував усі чотири арифметичні дії (мал. 2.49).

Удосконалені варіанти арифмометрів різних конструкцій активно використовували впродовж кількох століть і були замінені електронними калькуляторами у другій половині XX ст.

Одночасно з удосконаленням арифмометрів учені намагалися створити обчислювальні пристрої, які б могли автоматично здійснювати обчислення, виконуючи команди заздалегідь розробленої програми (мал. 2.50). Одним з перших ідею створення автоматизованої машини для обчислень висловив англійський математик і конструктор Чарлз Беббідж (1791-1871) (мал. 2.51). Він назвав її аналітичною машиною.

За проектом Ч. Беббіджа аналітична машина мала такі складові частини:

1. «Склад» для зберігання чисел (у сучасній термінології - пам’ять).

2. «Млин» для виконання арифметичних операцій над числами (у сучасній термінології - арифметичний пристрій).

3. Пристрій, який керує послідовністю виконання арифметичних операцій (у сучасній термінології - пристрій керування).

4. Пристрій для введення початкових (вхідних) даних.

5. Пристрій виведення результатів.

Ада Лавлейс (1815-1852) (мал. 2.52), дочка відомого

англійського поета Джорджа Байрона, працювала разом з Беббіджем над створенням проекту аналітичної машини та його реалізацією. Вона вперше описала основні принципи розробки програм для обчислювальних машин. Ада Лавлейс стояла у витоків програмування і на її честь названо одну із сучасних мов програмування Ada.

Перфорація (лат. perforate - продірявлювати) - пробивка отворів, сукупність отворів.

До кінця XIX ст. пристрої для обчислень були ручними або механічними. І тільки в кінці XIX ст. американський учений Герман Голлеріт (1860-1929) запропонував новий пристрій, робота якого базувалася на використанні електричного струму, - табулятор (мал. 2.53). Він був призначений для опрацювання даних перепису населення. Дані про конкретну людину не записувалися на аркуші паперу, а позначалися отворами в строго визначених місцях персональної карти - перфокарти (мал. 2.54).

Заснована Голлерітом у 1896 р. фірма з масового випуску табуляторів, зазнавши низку реорганізацій і зміну власників, з 14 лютого 1924 р. стала називатись IBM Corporation. Сьогодні - це один з основних виробників потужних комп’ютерів.

До середини XX ст. розроблялися різноманітні конструкції механічних і електромеханічних обчислювальних пристроїв. Вони давали змогу значно прискорити процес обчислення.

У кінці 30-х і в 40-х роках XX ст. учені та конструктори різних країн створили якісно нові обчислювальні машини, у яких зазвичай використовувалися електричні пристрої. Так, у Німеччині в 1941 р. Конрад Цузе (1910-1995) створив першу обчислювальну машину на електромеханічних реле, яку назвав Z3. У ній використовувалося двійкове кодування. У1950 р. він створив комп’ютер на електронних лампах-Z4.

У 1941 р. у США Джон Вінсент Атанасов (1903-1995) разом зі своїм асистентом Кліфордом Беррі (1918-1963) створили перший комп’ютер на електронних лампах з використанням двійкового кодування - ABC (англ. Atanasoff Berry Computer).

У 1944 р., також у США, Говард Ейкен (1900-1973) на замовлення IBM створив обчислювальну машину Mark-1 на електромагнітних реле з автоматичним керуванням послідовністю операцій.

У 1943-1944 рр. в умовах цілковитої таємності вчені Великої Британії створили обчислювальну машину Colossus, призначену для дешифрування радіограм фашистської Німеччини. Від інших машин того часу її відрізняло те, що програма, за якою вона працювала, зберігалася в пам’яті самої машини, інші ж машини вводили по черзі команди із зовнішніх пристроїв. Розробку здійснила група англійських учених під керівництвом М. Ньюмена (1897-1984) та інженера Т. Флауерса (1905-1998), з урахуванням математичних підходів до дешифрування, які запропонував визначний англійський математик Алан Тюрінг (1912-1954).

У 1943-1946 рр. у США Джон Моклі (1907-1980) і Преспер Еккерт (1919— 1995) створили ENIAC (англ. Electronic Numerical Integrator and Calculator - електронний цифровий інтегратор і обчислювач) - електронну обчислювальну машину (ЕОМ), що містила 18 000 електронних ламп, важила ЗО тонн і виконувала п’ять тисяч операцій за секунду (мал. 2.56). Після завершення цього проекту вони відразу почали роботу над новим комп’ютером на замовлення військового відомства США - EDVAC (англ. Electronic Discrete Variable Automatic Computer - елек-

тронний дискретно змінний автоматичний обчислювач). До розробки було залучено відомого американського математика Джона фон Неймана (1903-1957), який у статті «Попередня доповідь про машину EDVAC» сформулював основні принципи побудови універсальної обчислювальної машини. Незважаючи на те, що конструкцію комп’ютера розробили П. Еккерт і Д. Моклі, принципи його побудови стали відомі всьому світові як «принципи фон Неймана».

Широкого розповсюдження комп’ютери отримали після появи великої кількості порівняно дешевих обчислювальних машин - так званих мініЕОМ, які в подальшому стали називатися персональними комп’ютерами. Перші з них продавались у вигляді електронних конструкторів, з деталей яких користувач міг самостійно зібрати свій комп’ютер, використавши телевізор як монітор. Першими персональними стали комп’ютери, розроблені фірмами:

• MITS (англ. Micro Instrumentation and Telemetry Systems - системи мікроін-струментів і телеметрії) - комп’ютер Altair8800 (1975 р., мал. 2.57);

• Apple Computer Company - комп’ютер Apple I (1976 p., мал. 2.58);

• IBM - комп’ютер IBM PC (1981 p., мал. 2.59).

Широке розповсюдження персональних комп’ютерів значно розширило коло задач, що розв’язуються з використанням ЕОМ.

Детальніше історію розвитку обчислювальної техніки можна розглянути за хронологічною таблицею (додаток 3).

Історія розвитку обчислювальної техніки в Україні

У 1951 р. в Києві під керівництвом Сергія Олексійовича Лебедєва (1902-1974) було введено в дію універсальну ЕОМ з програмою, що зберігалася в пам’яті, -МЗСМ (рос. Малая Злектронная Счетная Машина - Мала Електронна Обчислювальна Машина). Це була перша ЕОМ у Радянському Союзі. Вона мала такі характеристики:

• загальна кількість електронних ламп - близько 6000;

• двійкова система кодування даних;

• кількість розрядів - 16 для кодування числа й один для кодування знака;

• ємність запам’ятовуючого пристрою - 31 число і 63 команди;

• швидкодія - близько 3000 операцій за хвилину.

Перші програми для цієї ЕОМ склала Катерина Логвинів-

на Ющенко (1919-2001) (мал. 2.60).

У Києві розробку обчислювальних машин було продовжено в Інституті кібернетики, який очолив видатний учений Віктор Михайлович Глушков (1923-1982). Під його керівництвом:

• завершено розробку ЕОМ Київ (1959 р., безпосередні розробники Б.В. Гнеденко, Л.М. Дашевський, К.Л. Ющенко);

• створено серію універсальних ЕОМ Дніпро (1961 р., головний конструктор Б.М. Малиновський);

• створено ЕОМ для інженерних розрахунків Промінь (1963 р.);

• розроблено серію ЕОМ для інженерних розрахунків МИР (рос. Машина для инженерньїх расчетов- машина для інженерних розрахунків, 1960-ті роки);

• створено цілий ряд ЕОМ для військових цілей.

Піонер (англ. pioneer - перший поселенець, дослідник, першовідкривач) -людина, яка першою торує стежку в новій галузі діяльності.

За визначні досягнення в розвитку інформатики в 1996 р. Міжнародне комп’ютерне товариство (IEEE Computer Society) нагородило В.М. Глушкова медаллю «Комп’ютерний піонер» (мал. 2.61).

Вагомий внесок у розвиток комп’ютерної техніки для ракетної галузі зробили колективи науково-виробничих об’єднань, конструкторських бюро з різних міст України. Так, у Сєвєродонецькому НВО «Імпульс» вироблялися електронні обчислювальні машини для систем автоматизованого керування виробництвом М6000-М7000, клавішні ЕОМ «Іскра», засоби для автоматичного керування балістичними ракетами. У Київському НВО «Кристал» спроектовано, а в м. Світловодську вироблялися перші в Радянському Союзі та Європі мікрокалькулятори Електроніка (мал. 2.62).

У 70-90-ті роки XX ст. Харківське НВО «Хартрон» і Київський радіозавод розробляли і виготовляли ЕОМ для ракетно-космічних комплексів.

Розроблено і налагоджено (Київський науково-дослідний інститут радіоелектроніки та Київський завод «Буревісник», 70-80-ті роки XX ст.) серійний випуск ЕОМ «Карат» для керування кораблями і підводними човнами.

У 1975 р. в Інституті кібернетики АН УРСР під керівництвом М.М. Амосова спроектовано перший в СРСР автономний транспортний робот ТАІР (мал. 2.63), який міг рухатися в природному середовищі, оминаючи перепони.

Учені та інженери України протягом 60-80-років XX ст. розробили багато комп’ютерів для різноманітних ракетних комплексів. Так, для найбільшої у світі балістичної ракети Р-36М2 («Сатана») виробництва Дніпропетровського НВО «Південний машинобудівний завод» спеціалістами Харківського НВО «Електроприлад» і ВО «Київський радіозавод» створено ЕОМ, яка забезпечувала керування її запуском і польотом (мал. 2.64).

Працюємо з комп'ютером

Виконайте тренувальні завдання за посиланням

https://cutt.ly/Uhde1FAa6o

QR-кодом.

Найважливіше в цьому пункті

Перші пристрої для проведення обчислень були створені людиною кілька тисячоліть тому. Вагомий внесок у розвиток обчислювальної техніки зробили Б. Паскаль, Г. Лейбніц, Ч. Беббідж, А. Лавлейс, Г. Голлеріт. Перші електронні обчислювальні машини були створені в 40-50-х роках XX ст.: К. Цузе (Z4), Д. Атанасовим і К. Беррі (ABC), Г. Ейкеном (Mark-1), групою англійських учених (Colossus), Д. Моклі та П. Еккертом (ENIAC), колективом радянських учених під керівництвом С. Лебедєва (МЗСМ).

В Україні розроблено перші в Радянському Союзі комп’ютери. До розробки ЕОМ для різних галузей економіки та для керування військовою технікою були залучені десятки підприємств і організацій з різних куточків України. Провідною організацією став Інститут кібернетики Академії наук України під керівництвом В. Глушкова.

Лайте вілповілі на запитання

1°. Які етапи розвитку інформаційних технологій ви знаєте?

2*. Як змінювалися засоби опрацювання повідомлень на різних етапах розвитку інформаційних технологій?

З*. У чому заслуга Б. Паскаля в розвитку пристроїв для проведення обчислень?

4°. Чим відрізнявся арифмометр Г. Лейбніца від пристрою Б. Паскаля?

5*. Які складові універсальної машини для обчислень, що запропонував

Ч. Беббідж? Поясніть їх призначення.

6*. Чим характеризувався період створення перших електронних обчислювальних машин (40-50 рр. XX ст.)? Які вчені зробили внесок у розвиток електронних обчислювальних машин у цей період?

7°. Які перші персональні комп’ютери ви знаєте? Коли вони були створені?

8*. Яка роль українських учених у розвитку комп’ютерної техніки? Опишіть основні етапи розвитку комп’ютерної техніки в Україні.

Виконайте завлання

1^е. Підготуйте хронологічну схему розвитку комп’ютерів, починаючи із середини XX ст. до кінця XX ст. Використайте для цього одну з прикладних програм, яку ви знаєте.

2*. Здійсніть в Інтернеті або друкованих ресурсах пошук відомостей про перші електронні обчислювальні машини та заповніть порівняльну таблицю:

З*. Порівняйте значення основних властивостей перших електронних обчислювальних машин: американської ENIAC та створеної в Україні МЗСМ. Результати порівняння запишіть у вигляді таблиці в одній з прикладних програм.

4*. Підготуйте повідомлення про розробку українськими вченими ЕОМ для керування атомними криголамами.

5*. Підготуйте повідомлення про особливості програмування перших комп’ютерів, створених в Україні. Використайте в повідомленні спогади К.Л. Ющенко.

 

2.5. Види сучасних комп’ютерів та їх застосування

 

1. Які види комп’ютерів ви знаєте? Чим відрізняється їх використання?

2. Які вам відомі приклади застосування комп’ютерів у різних галузях людської діяльності?

3. Яких українських учених, які зробили вагомий внесок у розвиток комп’ютерної техніки, ви знаєте?

4. Що таке Інтернет речей, розумні пристрої?

Види сучасних комп’ютерів

Вам уже відомо, що найпоширенішими на сьогодні є персональні комп’ютери (ПК), серед яких розрізняють стаціонарні та мобільні (портативні). Стаціонарні ПК, у свою чергу, поділяються за основним призначенням на офісні, домашні, ігрові тощо. А мобільні, залежно від особливостей конструкції, - на ноутбуки, нетбуки, планшетні ПК, смартфони тощо.

Для розв’язування задач, що потребують великих обсягів складних обчислень, наприклад для розрахунків прогнозу погоди на декілька днів чи тижнів, використовують потужні комп’ютери. Найбільші з них називають суперкомп’ютерами. Одночасно суперкомп’ютери можуть виконувати тисячі різноманітних задач і обслуговувати сотні тисяч користувачів по всьому світу.

На середину 2020 року найпотужнішим комп’ютером у світі був комп’ютер Fugaku (мал. 2.65), створений корпорацією Fujitsu для Центру обчислювальних наук RIKEN (Кобе, Японія) у цьому ж році. Центр досліджує і проводить високопродуктивні обчислення в моделюванні клімату, штучного інтелекту, у біології, у теорії катастроф, у фізиці елементарних частинок тощо.

У комп’ютері Fugaku використано процесори Fujitsu SoC A64FX з 48 ядрами в кожному, тактовою частотою 3,2 ГГц. Загальна кількість процесорних ядер у всіх процесорах комп’ютера приблизно 7,3 млн. Цей комп’ютер може виконувати дії над даними зі швидкістю понад 4 · 10¹⁷ операцій за секунду.

Як сервери використовують спеціальні комп’ютери. Такі комп’ютери потужніші та можуть зберігати більші обсяги даних, ніж персональні комп’ютери. Залежно від призначення та кількості користувачів, яким надають послуги такі сервери, вони можуть використовувати один спеціальний серверний процесор (наприклад,

сервер електронної пошти школи) або кілька сотень чи тисяч таких процесорів (наприклад, сервер банку або інтернет-провайдера).

Серед найпопулярніших персональних комп’ютерів варто виділити кишенькові комп’ютери, що поєднують функції мобільного телефону та комп’ютера, - смарт-фони (мал. 2.66). Кількість смартфонів у користуванні мешканців України останнім часом щорічно зростає майже на 20 %. Смартфон став універсальним помічником не тільки в забезпеченні спілкування, але й у використанні сервісів Інтернету. Цікавою тенденцією є доступ до інтер-нет-послуг з використанням смартфонів жителями малих сіл і міст України, де відсутній або дуже слабкий інтер-нет-зв’язок. За дослідженням оператора мобільного зв’язку Київстар у 2020 році жителі сіл у середньому за день використовували в 3-4 рази більше даних з Інтернету, ніж жителі великих міст. Наприклад, у селі Лошакова Гута (Чернігівська область) кожен власник смартфона за день використовував у середньому 41 380 МБ мобільного Інтернету, у той час як у м. Скадовську (Херсонська область) - 16 620 МБ, а у м. Дніпро - тільки 9360 МБ.

За даними сайту wearesocial.com на початку 2020 року понад 53 % користувачів використовують для підключення до Інтернету смартфони. Середньо статистичний користувач використовує Інтернет протягом майже 7 год на день або понад 40 % часу, коли ми не спимо.

Смартфони та Інтернет кардинально і швидко змінюють життя людей.

Основні властивості смартфонів і приблизні їх значення на середину 2020 року наведено в таблиці 2.7.

Таблиця 2.7

Значення основних властивостей смартфонів

Застосування комп’ютерів

У наш час комп’ютери застосовують у науці, промисловості, торгівлі, управлінні, банківській системі, освіті, медицині, транспорті, зв’язку, сільському господарстві, системі соціального забезпечення та інших галузях господарства, у побуті.

Одне з багатьох застосувань комп’ютерів у науковій сфері - це проведення так званих комп’ютерних експериментів. Адже проведення багатьох наукових досліджень пов’язано зі значними труднощами - матеріальними, технічними, енергетичними тощо. Особливості комп’ютерного моделювання ви вивчали в 7-му класі.

Важливу роль відіграє комп’ютер на виробництві. Моделювання і конструювання різноманітних виробів з використанням комп’ютера значно скорочує термін їх розробки, підвищує їх ефективність і якість, знижує вартість. Наприклад, якщо раніше, до застосування комп’ютера в проектуванні нової моделі автомобіля, від моменту виникнення ідеї до її виробництва проходило 5-6 років, то тепер цей час становить менше ніж один рік.

У сфері обслуговування комп’ютер використовується для зберігання та опрацювання різноманітних даних: текстів, таблиць, баз даних, малюнків і фотографій, мультимедійних даних. Важко сьогодні назвати таку установу, де б не використовували комп’ютери. Картотеки в бібліотеках і лікарнях, виконані на основі комп’ютерної бази даних, у багато разів надійніші й зручніші в роботі, ніж традиційні паперові. Бухгалтер теж сьогодні використовує комп’ютер і за кілька хвилин отримує результати, на обчислення яких раніше йому були потрібні години або дні. Фінансист, не виходячи зі свого кабінету, має змогу стежити за станом справ на біржі, простим натисненням на клавіші перевести на будь-який рахунок певну суму грошей.

Усе більшу роль у комп’ютеризації всіх сфер життя людини відіграють смартфони. З їх використанням здійснюється більшість покупок в Інтер-неті, керування «розумними» пристроями дома, обмін даними в мережах тощо.

Наприклад, в Україні з 2019 року реалізується програма «Держава в смартфо-ні» (мал. 2.67). У рамках цієї програми передбачено, що користувачі без відвідувань різноманітних офісів державних і фінансових установ зможуть:

• відкрити банківський рахунок;

• здійснити безготівкові платежі за різноманітні послуги державних і комунальних установ;

• надіслати звіти про свою комерційну діяльність в електронному вигляді, з використанням електронного цифрового підпису до державних органів;

• отримати гарантійні талони на різноманітну техніку та обладнання в електронному вигляді;

• отримати доступ до різноманітних реєстрів:

° дозволів на міжнародні перевезення;

° земельних ресурсів;

° лісових ресурсів;

° лікарських препаратів і термінів дії сертифікатів на них тощо.

Для керування «розумним» будинком не потрібні додаткові комп’ютери, достатньо мати смартфон і засіб, що буде об’єднувати всі «розумні» пристрої в єдиний блок. Таким пристроєм є хаб (англ. hub - центр діяльності). На малюнку 2.68 подано один з варіантів підключення пристроїв «розумного» будинку. Використовуючи смартфон, господар будинку може:

• отримувати дані про характеристики безпеки всередині будинку - відсутність пожежі (сенсор диму, мал. 2.68, 7); прориву води (сенсор води, мал. 2.68, 6), витоку газу (сенсор газу, мал. 2.68, 4), проникнення сторонніх осіб у будинок (сенсор руху, мал. 2.68, 1 і вебкамера, мал. 2.68, 11) тощо;

• контролювати роботу побутових пристроїв - робота-пилососа (мал. 2.68, 13), очищувача повітря (мал. 2.68, 12), кондиціонера або іншого пристрою, використовуючи для цього бездротовий вимикач (мал. 2.68, 5);

• керувати освітленням будинку, використовуючи для цього бездротовий вимикач освітлення (мал. 2.68, 9) та «розумні» лампи (мал. 2.68, 10).

Усі ці пристрої вже сьогодні можна придбати і використовувати вдома.

Не виходячи з дому або ще по дорозі на роботу чи додому, можна здійснити замовлення їжі, товарів, квитків на транспортні засоби, бронювання готелей, туристичних поїздок, сплатити комунальні послуги, записатися на прийом до лікаря тощо.

Застосування смартфонів для навчання

Вам уже відомі можливості використання комп’ютерів для навчання, під час карантинів ви активно використовували різноманітні освітні ресурси мережі Ін-тернет. Однак, використовуючи певні програми для смартфонів, можна навчатися в будь-якому місці та в будь-який час.

Зокрема, проводити різноманітні фізичні та математичні дослідження в себе вдома або в лісі чи в полі. Наприклад, одна з програм для операційної системи Android - Розумні інструменти (англ. Smart Tools) має такі інструменти для досліджень (мал. 2.69):

У деяких версіях операційних систем «розумні» інструменти інстальовано за замовчуванням. Якщо це не зроблено, варто скористатися стандартним засобом отримання безкоштовних програм з використанням «магазину» програм.

Ще одним цікавим інструментом для навчання є програма, що поєднує певний об’єкт (маркер), зазвичай зображений на площині, з додатковими віртуальними елементами, об’ємним зображенням або тривимірною анімацією (мал. 2.70). Використовуючи відповідне програмне забезпечення для смартфонів (наприклад, JigSpace, Google Lens, Atom Visualizer, Civilisations AR, Futurio App, Skyscrapers AR), можна розглянути з різних боків історичну будівлю, скульптуру, переглянути, як працює певний механізм чи системи організму людини, переглянути експозицію відомого музею тощо. Головне, що для цього не потрібно нікуди їхати чи йти, а треба лише мати смарт-фон і відповідне програмне забезпечення. Можна й самому створювати матеріали з доповненою реальністю.

Основні напрями використання комп’ютерів

Основними напрямами використання комп’ютерної техніки є:

• виконання громіздких обчислень та обчислень з високою точністю;

• створення комп’ютерних моделей об’єктів і проведення комп’ютерних експериментів;

• забезпечення функціонування автоматизованих систем керування;

• забезпечення зберігання та опрацювання великих обсягів даних;

• забезпечення швидкого обміну даними;

• керування промисловою, побутовою та військовою технікою з використанням вбудованих комп’ютерів;

• підтримка вивчення навчальних предметів;

• організація дистанційного навчання учнів, студентів, фахівців, що особливо зручно для віддалених малих населених пунктів, для людей з обмеженими можливостями тощо.

Конфігурація комп’ютера під потребу

Залежно від того, для яких цілей буде використовуватися комп’ютер, добирають його складові (конфігурацію). При цьому особливу увагу звертають на значення таких властивостей:

• потужність процесора, що визначається значенням кількох властивостей -тактової частоти, кількістю ядер, обсягом кеш-пам’яті другого та третього рівнів. Що більші значення цих властивостей, то потужніше процесор;

• обсяг оперативної пам’яті - що більше значення, то продуктивність комп’ютера вище;

• ємність накопичувана на жорстких магнітних дисках - залежно від обсягів даних, з якими працює користувач, - для відео, аудіо і графічних даних потрібні НЖМД більшої ємності, ніж для роботи з текстовими даними;

• наявність окремого відеоадаптера - позитивно впливає на швидкість опрацювання відеоданих. А швидкість опрацювання даних відеоадаптером залежить від продуктивності процесора відеоадаптера та обсягу відео-пам’яті;

• якість відображення даних монітором - залежить від розмірів монітора, роздільності та швидкості відклику.

Звичайно, що можуть суттєво впливати на вибір комп’ютера і значення інших властивостей, таких як наявність диску SSD, значення властивостей материнської плати, тривалість роботи в автономному режимі (для мобільних пристроїв), наявність засобів підключення до різного типу комп’ютерних мереж тощо. На добір комп’ютерів буде суттєво впливати й їх вартість.

Зазвичай під час добору комп’ютерів, як і інших товарів, говорять про оптимальне співвідношення між ціною і функціональністю (якістю). Немає сенсу використовувати ігровий комп’ютер для офісної роботи - підготовки текстових документів, опрацювання ділової графіки, роботи з електронними таблицями. Ресурси такого потужного комп’ютера не будуть використані навіть на 10 %, а вартість може бути в 10 разів більшою. Домашні комп’ютери використовують, крім тих задач, що притаманні офісним, ще й для опрацювання мультимедійного контенту: відео та музика, фото, також вони активно використовуються для спілкування в Інтернеті, дистанційного навчання тощо. Тобто варто передбачити в складі цього типу комп’ютерів відповідні пристрої, з відповідними значеннями властивостей.

Значна частина інтернет-магазинів пропонує добирати комп’ютери, використовуючи так звані розумні фільтри. Наприклад, сайт Hotline (

https://hotline

. ua/computer/nastolnye-kompyutery) залежно від призначення пропонує такі групи комп’ютерів: Компактний комп’ютер, Комп’ютер для роботи/навчання, Робоча станція, Базова оптимальна конфігурація, Універсальна оптимальна конфігурація, Базовий ігровий комп’ютер, Прогресивний ігровий комп’ютер. Сайт Розетка (

http://rozetka.com.ua/computers-notebooks

) пропонує всього три групи комп’ютерів: Початковий рівень, Для роботи та навчання, Ігрові комп’ютери (геймерські).

Вартість системних блоків стаціонарних комп’ютерів при цьому змінюється в доволі великому діапазоні - від 3,5 тис. грн до 400 тис. грн (за цінами 2020 року). Наведемо приклади значень основних властивостей настільних персональних комп’ютерів для запропонованої вище класифікації (табл. 2.8).

Таблиця 2.8

Приклади значень властивостей комп’ютерів різного призначення

Працюємо з комп'ютером

Виконайте тренувальні завдання за посиланням

https://cutt.ly/Mhde2rC

або QR-кодом.

Найважливіше в цьому пункті

Серед комп’ютерів залежно від призначення та швидкості опрацювання виділяють суперкомп’ютери, сервери та персональні комп’ютери. Останні, у свою чергу, поділяються на стаціонарні та мобільні. Стаціонарні комп’ютери поділяють на офісні, домашні, ігрові тощо. А мобільні - на ноутбуки, нетбуки, план-шетні ПК, смартфони тощо.

Усе більшу роль у комп’ютеризації всіх сфер життя людини відіграють смартфони. З їх використанням здійснюється більшість покупок в Інтернеті, керування «розумними» пристроями будинку, обмін даними в мережах тощо. Використовуючи певні програми для смартфонів, можна проводити різноманітні фізичні та математичні дослідження, отримати доступ до освітніх ресурсів в Інтернеті.

Залежно від того, для яких цілей буде використовуватися комп’ютер, добирають його складові (конфігурацію). При цьому особливу увагу звертають на значення таких властивостей: потужність процесора, обсяг оперативної пам’яті,

ємність накопичувана на жорстких магнітних дисках (для смартфонів - обсяг зовнішньої пам’яті), наявність окремого відеоадаптера (для смартфонів не враховується), якість відображення даних монітором.

Лайте вілповілі на запитання

1°. Які комп’ютери називають персональними? Які види комп’ютерів входять до персональних?

2*. Як поділяються персональні комп’ютери залежно від призначення? Яку ви знаєте класифікацію цих комп’ютерів за значенням інших властивостей?

З*. Чим відрізняються різні види мобільних (портативних) комп’ютерів?

4*. Що таке суперкомп’ютер? Для яких цілей використовуються такі комп’ютери? Які значення властивостей цих комп’ютерів є основними?

5*. Що таке смартфон? Чому він має таку назву і для яких цілей використовується?

6*. Чому все більше користувачів у всьому світі використовує для підключення до мережі Інтернет смартфони? Чи продовжиться, на вашу думку, ця тенденція в майбутньому?

7*. Чому існує значна відмінність у значеннях властивостей різних комп’ютерів? Наведіть приклади класифікації різних видів комп’ютерів.

8*. Які ви знаєте приклади використання смартфонів у навчанні? Чи використовували ви смартфон із цією метою?

9*. Які ви знаєте напрями використання комп’ютерів? Наведіть приклади.

10*. Що впливає на вибір комп’ютера для певних сфер застосування?

Виконайте завлання

1^е. Створіть схему класифікації комп’ютерів, використавши будь-яку прикладну програму.

'2*. Доберіть комп’ютер для використання як домашній мультимедійний центр. Свій вибір обґрунтуйте.

З*. Підготуйте для учнів 7-го класу практичну роботу з фізики з використанням «розумних» інструментів смартфона, наприклад з теми «Вимірювання фізичних величин».

'4*. Підготуйте повідомлення про можливості використання доповненої реальності на уроках одного з навчальних предметів 8-го класу.

'5*. Створіть добірку програм доповненої реальності для смартфонів, які можна використати в навчальних цілях. Результати оформте у вигляді презентації або відеоподкасту.

6*. Знайдіть відомості про найпотужніші суперкомп’ютери на даний час. Створіть таблицю зі значеннями п’яти найбільш потужних суперкомп’ютерів. Опишіть, де використовується найпотужніший суперкомп’ютер.

 

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 2

«Конфігурація комп’ютера під потребу»

 

Увага! Під час роботи з комп’ютером дотримуйтеся вимог безпеки життєдіяльності та санітарно-гігієнічних норм.

1. Доберіть конфігурацію комп’ютерів для людей різних професій і різних сфер застосування:

• письменник - працює у своєму кабінеті, використовує комп’ютер для створення своїх прозових творів, пошуку відомостей, для надсилання й отримання електронних листів тощо;

• студент - використовує комп’ютер для підготовки навчальних завдань, а також для створення власної фонотеки, створення і редагування навчальних відеофільмів;

• кореспондент інтернет-видання - використовує комп’ютер для написання і своєчасного надсилання в редакцію повідомлень з новинами під час відряджень у різні частини світу.

2. За результатами виконання завдання створіть у текстовому процесорі файл з таблицею значень властивостей комп’ютерів. Заповніть цю таблицю значеннями.

3. У цьому самому файлі обґрунтуйте ваш вибір конфігурації комп’ютерів.

4. Файл з таблицею та обґрунтуванням збережіть у вашій папці з іменем практична 2.docx і надішліть на електронну пошту вчителя/вчительки.

 

Це матеріал з підручника Інформатика 8 клас Ривкінд (2021)