Основные аспекты информатики. Архитектура персональных компьютеров Лекция №1 Основные разделы лекции Основы медицинской информатики Строение и принцип работы персонального компьютера 1.Основы медицинской информатики Понятие “информация”. Виды информации. Информатика как наука 1.1. Понятие “информация”. Виды информации Слово информация происходит от латинского слова informatio, которое означает объяснения, изложения и на сегодняшнее время трактуется как новые сведения об окружающем мире (состояние окружающих объектов) в виде образов, символов, формул, описания и других абстрактных характеристик. 1.1.1.Класификация информации Виды информации Алфавитно-цифровая Визуально-графическая за цветовой гаммой серошкальная за динамикой изображения Статическая динамическая цветовая Звуковая Комбинированная 1.2. Информатика как наука Информатика изучает все аспекты собирания, сохранения, обработки и передачи информации с использованием компьютерной техники. Медицинская информатика - это наука, которая изучает процессы получения, сохранения, обработки и передачи информации средствами компьютерной техники с целью усовершенствования лечебно-диагностической, организационной и научной деятельности врача. 1.3.Кибернетика как наука Кибернетика - это наука об управлении предусматривает постановку задачи, сбор информации, ее переработку, принятия решения и оценку результатов управления Медицинская кибернетика охватывает процессы управления в медицине и здравоохранении. Возникшая на стыке всех медицинских дисциплин, исследует все виды медицинской інформации, связи между ними и формирует системный подход в осмыслении строения и функций организма человека, лечебных влияний, управления в системе здравоохранения. 2. Строение и принцип работы персонального компьютера Представление информации в компьютере Единицы информации в компьютере Устройства компьютера Архитектура персонального компьютера 2.1. Представление информации в компьютере Компьютер обрабатывает информацию, представленную только в числовой форме. Для кодирования информации используется двойковая система исчисления, - включает две цифры “0” и “1” Отдельному символу отвечает определенная последовательность нулей и единиц Применения двойковой системы исчисления упрощает строение устройств для запоминания, считывания и передача информации 2.2. Единицы информации в компьютере Единицей информации есть 1 бит, - один двійковий разряд, который может иметь значения “1” или “0”. 8 бит составляют 1 байт (команда). 1 кБайт = 210 =1024 байты 1 мегабайт (Мбайт) = 1024 кБайти 1 гигабайт = 1024 Мбайты 2.4. Архитектура персонального компьютера 90 % ПК, которые используются в мире есть IBM (International Business Machines Corporation) PC совместными и состоят из: системного блока; монитора; клавиатуры; манипулятора “мышь”. 2.4.1. Основные блоки IBM PC системный блок “мышь” монитор клавиатура Строение системного блока ПК Системный блок состоит из: Корпусf с блоком питания. Материнской платы. Плат расширения (видео, звуковая, и др.). Жесткого диска (винчестер, HDD). Дисководов: гибких дисков, компактдисков (СD-ROM, DVD-ROM). Роз’єми для плат розширення (РСІ) Роз’єми для зовнішніх пристроїв Материнская плата (клавіатура, миша, принтер і т.п.) Процесорний роз’єм Роз’єм для відеокарти (AGP) Системний контролер Роз’єми для підключення дискових накопичувачів Роз’єми для модулів оперативної пам’яті Микропроцессор Это электронная микросхема, которая выполняет программный код, который находится в оперативной памяти - в определенной последовательности выбирает из нее инструкции и выполняет их. При этом осуществляется пересылка, обработка и анализ данных, а также организация разветвлений и переходов в вычислительном процессе. В компьютерах ІВМ РС используются микропроцессоры фирмы Intel. ПК чаще всего содержат один центральный процессор (СР Central Processing Unit). Рабочие станции и серверы могут содержать несколько идентичных процессоров. Характеристики микропроцессора Модель/архитектура – определяющий параметр. Современными мікропороцесорами есть Pentium 4 фирмы Intel и Athlon XP фирмы AMD. Быстродействие (тактовая частота) - скорость выполнения элементарных операций за 1с. Измеряется в Гц и сейчас составляет от 1 до 3ГГц. Разрядность – длина слова команды в битах. Современные процессоры 32-разрядные. Объем кеша - памяти, размещенной непосредственно в микросхеме МП. Может иметь несколько уровней. Контролеры Это электронная схема, которая управляет одним или несколькими внешними устройствами. Основные контролеры в ПК: Системный (чипсет) – соединяет процессор с другими устройствами ПК. Есть элементом системной шины. Памяти, портов ввода-вывода, дисковых накопителей, клавиатуры, мыши – обязательные в любому ПК. Звуковой, видео-, сетевой – могут быть присутствуют на интегрированных материнских платах. Оперативная память (ОЗУ) Совокупность микросхем, которые могут сохранять информацию. Сохраняет программы и данные, которые обрабатываются в процессе работы ПК. Разделяется на каморки памяти (байты), которые идентифицируются по адресу. Другое название ОЗУ - RAM (random access memory память с произвольным доступом) . Основные характеристики ОЗУ: Объем – состоянием на 2002 год ПК может содержать ОЗУ объемом от 128 Мбайт до 1Гбайт. Быстродействие (частота работы) – зависит от модели присторю ОЗУ (от 66Мгц до 800Мгц). Видеоконтроллер (видеокарта) Электронная плата, которая получает от микропроцессора ПК команды на формирование изображения и превращает их в видеосигнал. Основные характеристики видеоконтроллеров: Тип процессора – видеокарта содержит специализированный микропроцессор для обработки графики. Объем видеопамяти – колеблется в границах от ½ к ¼ объему ОЗУ. Быстродействие – частота работы процессора и видеопамяти (200/200МГц) Жестий диск (винчестер) Предназначенный для продолжительного сохранения информации, которая используется при работе с компьютером, а именно программ и данных. Основные характеристики жестких дисков: Емкость – состоянием на 2008 год жесткие диски могут сохранять до 2000 Гбайт информации. Скорость обращения шпинделя – 7200 об/мин. Быстродействие – время доступа к информации – 7-8 мс, и скорость чтения/записи информации – 4550 Мбайт/с Дисковод компакт-дисков Основные типы дисководов компакт-дисков: СD-ROM/RW: служат для чтения, записи и перезаписи компакт-дисков (стандарт СD); DVD-ROM/RAM: служат для чтения и записи видеодисков (стандарт DVD); COMBO: комбинированные устройства; Основные характеристики дисководов: Скорость чтения информации. Определяется как K*V, где К – коэффициент скорости – до 52 у современных дисководов, V-скорость считывания информации (150 Кбайт/с для CD и 1,3Мбайт/с для DVD). Скорость доступа к информации - 0,4 ÷0,1с Компакт-диск Пластиковый диск диаметром 4,72 дюйма и толщиной 0,05 дюйма, с отверстием в центре диаметром 0,6 дюйма. Имеет три пласта: пластиковую основу, тонкий отлучающий металлический пласт и лаковое покрытие Основные виды и характеристики дисков: CD-ROM (Audio/R/RW) – может сохранять до 700Мбайт информации или 80 мин. звукозаписи. DVD-ROM (RAM) – новый формат. Может сохранять до 4,7 Гбайт информации. Монитор Предназначенный для вывода на экран алфавитно-цифровой (текстовой) и графической информации. Подсоединяется к видеоконтроллеру Основные типы мониторов: На основе электронно-лучевой трубки (ЕПТ); На основе панели редких кристаллов (РКП); Плазменні панели (больших диагоналей); Характеристики мониторов Диагональ изображения - от 14 до 21 дюйма; Размер пикселя наименьший элемент изображения - расстояние между центрами точек люминофору (вещества, которое брезжит) одного цвета. Может быть от 0,39 до 0,21 гг. Раздельная способность количество пикселей по горизонтали и вертикале, из которых складывается изображения. Современные мониторы поддерживают 800600, 1024768, 12801024, и 16001200; Частота вертикальной развертки - частота кадров – должна составлять не меньше 75 Гц; Дополнительные устройства IBM PC К дополнительным устройствам ПК, которые чаще всего используются принадлежат: Принтеры; Сканеры Модемы; Средства мультимедиа; Сетевые адаптеры; Другие специализированные устройства. Принтер Печатающее устройство - выводит информацию на бумагу. Современные принтеры могут выводить текстовую, графическую (черно-белую и цветную) информацию, фотографии. К ПК подсоединяются через параллельный порт или порт USB. За способом печати принтеры разделяют на: Матричные; Струйные; Лазерные. Матричные принтеры Печать происходит через красящую ленту. На печатающей головке принтера размещенный ряд (12 или 24) тонких металлических стержней (игл). Головка двигается вдоль строки, а стержни в необходимый момент ударяют по бумаге через красящую ленту. Это обеспечивает формирования на бумаге символов и изображений. Недостатки данного типа принтеров: низкое качество, медленный, шумный. Струйные принтеры Изображения формируется микро-каплями специальных чернил, которое выбрасывается на бумагу через сопла в печатающей головке (от 50 до 200 сопл). Печатающая головка двигается вдоль каждой строки. Преимущества данного типа принтеров: Высокое качество печати (в т.ч. и в цвету); Скорость печати 4-8 ст/мин (текст). Лазерные принтеры Используется принцип ксерографии: изображения переносится на бумагу с специального барабана, к которого электрично притягиваются дольки краски (тонера). Печатающий барабан электризуется с помощью лазерного луча. Преимущества данного типа принтеров: Высочайшее качество печати (в т.ч. и в цвету); Скорость печати от 8 ст/мин и больше (текст). Сканер Служит для ввода графической информации (документы/рисунки/фото) в ПК. Типы сканеров: Ручные – сейчас используются редко. Протяженные – часто есть модулем принтера. Планшетные. Основные характеристики сканеров: Раздельная способность (количество точек в дюйме по горизонтали и вертикалу) - 300*600, 600*1200, 1200*2400 dpi (dot per inch); Глубина цвета (24, 36, 48 бит на пиксель). Модем Это устройство (модулятор-демодулятор) для передачи информации на большие расстояния с использованием выделенных или комутованых телефонных линий. Скорость передачи двойковой информации измеряется числом бит за 1 с, bps (bit per second, бит/с). Современные модемы работают с скоростью 33,6 и 56,0 Кбит/с. Большинство современных модемов есть факсами-модемами. Средства мультимедиа “Мультимедиа” (от лат. “Media” - “среда или носитель информации”) - возможность работать с информацией разного вида, прежде всего - звуковой и видеоинформацией. Для работы с звуком и изображением создаются специальные мультимедиа-програми. Мультимедийный компьютер дополнительно комплектуется как минимум: звуковой картой; акустическими колонками; интегрированным ТВ-тюнером. Выводы В данной лекции изучались: Основы медицинской информатики Строение и принцип работы персонального компьютера Источники дополнительной информации Пособие из медицинской информатики для студентов 1-го курса. Левин А. Самоучитель работе на компьютере. Начинаем с Windows. – М,: Нолидж, 2000. – 688 с. www.citforum.ru