В. П. Дьяконов, А. Н. Черничин Новые информационные технологии Часть Основы и аппаратное обеспечение Под общей редакцией проф. В. П. Дьяконова Смоленск 2003

1   ...   16   17   18   19   20   21   22   23   24

ВВЕДЕНИЕ 3

Глава 1. НОВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 4

1.1. Информация и данные 4

1.1.1. Информация и ее роль в человеческом обществе 4

1.1.2. Информация и живая природа 5

1.1.3. Информационные революции 6

1.1.4. Виды информации 7

1.1.5. Понятие о данных и базах данных 7

1.1.6. Размножение и накопление информации 8

1.1.7. Знания 8

1.2. Понятия о передаче и обработке информации 9

1.2.1. Передача информации и сообщения 9

1.2.2. Непрерывные (аналоговые) сигналы 10

1.2.3. Дискретные и цифровые сигналы 13

1.2.4. Типичный пример цифровой системы записи информации 14

1.2.5. Понятие о теореме Котельникова 15

1.3. Информатика и информационное общество 16

1.3.1. Что такое информатика? 16

1.3.2. Информатизация и этапы развития общества 17

1.3.3. Информационный взрыв 18

1.3.4. Интернет-экономика и цифровая вселенная 19

1.4. Формы адекватности и объем информации 19

1.4.1. Формы адекватности информации 19

1.4.2. Синтаксическая мера информации – бит и байт 20

1.4.3. Числа десятичные и шестнадцатеричные 20

1.4.4. Мера информации по Шеннону 21

1.4.5. Семантическая и прагматическая меры информации 22

1.5. Кодирование и декодирование информации 23

1.5.1. Кодирование текстовой информации 23

1.5.2. ASCII и таблицы кодировки 24

1.5.3. Цифровое кодирование графики и видео 24

1.5.4. Специальные виды кодирования и криптография 25

1.6. Информационные модели обучения 26

1.6.1. Информационная модель человека 26

1.6.2. Информационная модель процесса обучения 29

1.6.3. Дидактические возможности информационной среды обучения 32

1.6.4. Состав информационной среды обучения 33

1.7. Элементная база информационных устройств 37

1.7.1. Пассивные и активные компоненты 37

1.7.2. Терагерцовые полевые и биполярные транзисторы 39

1.7.3. Трехмерные полевые транзисторы 40

1.7.4. Логические устройства и схемы 41

1.7.5. Интегральные микросхемы 42

1.7.6. Нанотехнологии в микроэлектронике 43

1.7.7. Микромеханика на кремниевом кристалле 44

1.8. Появление и развитие ЭВМ 44

1.8.1. Что было до появления ЭВМ 45

1.8.2. Факторы, приведшие к созданию ЭВМ 48

1.8.3. Поколения ЭВМ (компьютеров) 49

1.8.4. Ламповые ЭВМ первого поколения 50

1.8.5. Транзисторые ЭВМ второго поколения 51

1.8.6. ЭВМ третьего поколения на интегральных микросхемах 52

1.8.7. ЭВМ четвертого и пятого поколений на СБИС 53

Методические указания 54

10 главных вопросов 54

Глава 2. МИКРОПРОЦЕССОРЫ 55

2.1. Как появились и развивались микропроцессоры 55

2.1.1. Создание корпорации Intel 55

2.1.2. Два класса микропроцессоров (CISC и RISC) 55

2.1.3. История микропроцессоров Intel от 4004 до Itanium 56

2.1.4. Сравнение новых микропроцессоров класса Pentium 71

2.2. Микропроцессоры других фирм 72

2.2.1. Процессоры фирмы Advanced Micro Device 72

2.2.2. Процессоры PowerPC 73

2.2.3. Микропроцессоры фирм Digital и Cyrix 74

2.2.4. Процессоры с малым потреблением электроэнергии 74

2.3. Микропроцесоры для карманных компьютеров 75

2.3.1. Особенности выбора процессоров для карманных компьютеров 75

2.3.2. Микропроцессор Strong ARM SA-1110 76

2.3.3. Микропроцессор Xscale 76

2.4. Работа микропроцессора 77

2.4.1. Устройство и назначение микропроцессора 77

2.4.2. Шины и разрядность микропроцессора 78

2.4.3. Арифметико-логическое устройство 78

2.4.4. Регистры микропроцессора 79

2.4.5. Блок управления памятью 79

2.4.6. Порты ввода/вывода 80

2.4.7. Блок команд 80

2.4.8. Конвейер 80

2.4.9. Математический сопроцессор 80

2.4.10. Кэш-память первого уровня 81

2.5. Эмпирические законы и перспективы развития микроэлектроники 81

2.5.1. Закон Мура 81

2.5.2. Закон Мура с позиций математики 82

2.5.3. Прогнозы на основании закона Мура 84

3.5.4. Законы Меткалфа и фотона 85

Методические указания 86

10 главных вопросов 86

Глава 3. АРХИТЕКТУРА И УСТРОЙСТВО ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ 86

3.1.1. Мир накануне появления персональных компьютеров 86

3.1.2. Яблоки выросли в гараже Стивена Джобса 87

3.1.3. Клайв Синклер получает почетный титул сэра 89

3.1.4. Домашние компьютеры – «доски» 89

3.1.5. В СССР кибернетика объявлена лженаукой 90

3.1.6. Программирование на калькуляторах и на Бейсике 90

3.2.Как появились персональные компьютеры 91

3.2.1. Рождение IBM PC 91

3.2.2. От IBM PC к IBM PC XT 92

3.3. Архитектура персональных компьютеров 94

3.3.1. Что такое архитектура компьютера 94

3.3.2. Корпус и системная (материнская) плата ПК 95

3.3.3. Шины ПК и разъемы расширения 96

3.3.4. Виды памяти ПК 97

3.3.5. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 97

3.3.6. Оперативное запоминающее устройство - ОЗУ 98

3.3.7. Современные модули оперативной памяти 99

3.3.8. Адресное пространство памяти ПК 100

3.3.9. Прямой доступ к памяти (DMA) 102

3.3.10. Архитектура UMA с общей памятью 102

3.3.11. Понятие о прерываниях 102

3.4. Накопители на магнитных дисках 103

3.4.1. Роль магнитной памяти 103

3.4.2. Накопители на жестких дисках 103

3.4.3. Параметры накопителей на жестких дисках 104

3.4.4. Накопители на гибких дисках (встроенные и внешние) 105

3.4.5. Файловые системы 106

3.4.6. Интерфейсы дисковых накопителей 108

3.5. Накопители на оптических (лазерных) дисках 109

3.5.1. Звуковые компакт - диски CD и их проигрыватели 109

Появлению компьютерных лазерных дисков CD-ROM предшествовала разработка звуковых компакт-дисков (Audio-CD) с лазерным считыванием информации. Это кружок из прозрачной прочной пластмассы (поликарбоната) с диаметром 8 или чаще 12 см и толщиной 1,2 мм. Информационный слой диска расположен на внешней стороне - она находится сверху при установке диска на поддон проигрывателя (рис. 3.15). 109

3.5.2. CD-ROM-драйвы 110

3.5.3. Оптические видеодиски Video-CD и MP4 110

3.5.4. Записывающие и перезаписывающие CD-RW - драйвы 111

3.5.5. DVD-драйвы 112

3.6. Мультимедиа-оснащение ПК 113

3.6.1. Видеосистема и видеоадаптер ПК 113

3.6.2. Видеоадаптеры с кадровым буфером 115

3.6.3. Видеоадаптеры с 2-D - ускорителем и графическим процессором 115

3.6.4. Видеоадаптеры с аппаратной декомпрессией изображений 116

3.6.5. Видеоадаптеры с ускорителями 3D-графики 116

3.6.6. Поддержка библиотек 3D-графики 117

3.6.7. Аудио-оснащение ПК 118

3.7. Типовые внешние устройства ввода/вывода 119

3.7.1. Клавиатура 119

3.7.2. Графический манипулятор – мышь 120

3.7.3. Сканеры 122

3.7.4. Дисплеи ПК на электронно-лучевой трубке 122

3.7.5. Плоские дисплеи ноутбуков и настольных ПК 124

3.7.6. Печатающие устройства - принтеры 125

3.8. Мобильные вычисления и мобильные компьютеры 126

3.8.1. Калькуляторы и электронные записные книжки 127

3.8.2. Мобильные компьютеры - ноутбуки 127

3.8.3. Карманные компьютеры для людей гуманитарного профиля 129

3.8.4. Что умеют делать КПК 131

3.8.5. Типы современных КПК 132

3.8.6. Особенности конструкции и применения современных КПК 134

Методические указания 136

10 главных вопросов 136

Глава 4. СОВРЕМЕННЫЕ СРЕДСТВА ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ 136

4.1. Коммуникационные проводные сети 136

4.1.1. Понятие о сетях 136

4.1.2. Параллельная и последовательная передача
информации 137

4.1.3. Порты ввода/вывода PRN, COM и USB компьютеров 138

4.1.4. Линии проводные и кабельные 139

4.2. Световолоконные линии и сети 140

4.2.1. Световолокно и структура световолоконной линии 140

4.2.2. Полупроводниковые излучатели света 141

4.2.3. Полупроводниковые приемники света 143

4.2.4. Гигагерцевая оптоэлектроника 143

4.3. Принципы организации сетей 144

4.3.1. Организация компьютерных сетей 144

4.3.2. Кластерные системы 145

4.4. Беспроводные линии связи и сети 146

4.4.1. Связь с применением инфракрасного порта 146

4.4.2. Беспроводная связь с помощью модулей Bluetooth 147

4.4.3. Перспективы развития беспроводных сетей 148

4.5. Мобильная радиотелефония 149

4.5.1. Организация и перспективы сотовой связи 149

4.5.2. Конструкция сотового телефона 152

4.5.3. Работа с сотовым телефоном 154

4.5.4. Мобильные телефоны с расширенными возможностями 157

4.6. Глобальная сеть Интернета 158

4.6.1. Зарождение Интернета 158

4.6.2. Технические основы Интернета 159

4.6.3. Что нужно для работы в Интернете 160

Методические указания 162

10 главных вопросов 162

ГЛАВА 5. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБУЧЕНИЯ 163

5.1. Технические средства обучения (ТСО) 163

5.1.1. Место и значение ТСО в учебном процессе 163

5.1.2. Классификация ТСО по применению 164

5.2. Аудиотехнические средства обучения 166

5.2.1. Звук и его параметры 166

5.2.2. Усиление звуковых сигналов 168

5.2.3. Стереофоническое воспроизведение звука 169

5.2.4. Микрофоны динамические 170

5.2.5. Микрофоны электретные 171

5.2.6. Громкоговорители и акустические системы 172

5.2.7. Головные телефоны - наушники 174

5.2.8. Усилители звуковых частот 176

5.3. Магнитная запись звуковых сигналов 178

5.3.1. Принципы аналоговой магнитной записи звуков 178

5.3.2. Аналоговые магнитофоны с подмагничиванием ленты 179

5.3.3. Современные магнитофоны 181

5.3.4. Мини-дисковые цифровые магнитофоны 183

5.3.5. Проигрыватели звуковых оптических компакт-дисков 185

5.3.6. Цифровые диктофоны с твердотельной памятью 186

5.3.7. Проигрыватели MP3-файлов с твердотельной памятью 188

5.4. Экранные средства обучения 189

5.4.1. Диапроекторы 189

5.4.2. Кодоскопы 192

5.5. Экранно-звуковые средства обучения 193

5.5.1 Телевидение и телевизоры 194

5.5.2. Аналоговые видеомагнитофоны 198

5.5.3. Применение видеомагнитофонов 202

5.5.4. Видеопроекторы 204

5.6. Технические средства подготовки дидактического материала 208

5.6.1. Видеокамеры 208

5.6.2. Цифровые фотоаппараты 212

5.6.3. Цифровые видеокамеры-фотокамеры 214

5.7. DVD-плееры и домашние видеотеатры 216

5.7.1. Проигрыватели видео-CD 216

5.7.2. Диски DVD 218

5.7.3. Проигрыватели дисков DVD 220

5.7.4. Домашние видеотеатры 221

5.8. Семейство роботов-собак AIBO 226

Методические указания 227

10 главных вопросов 227

ЛИТЕРАТУРА 228