История компьютеров

От первой счётной машинки до персонального компьютера
Краткая история появления первых счетных машин.
• В 1642 году Блез Паскаль изобрел механическое устройство для сложения чисел. В 1653 году Готфрид Вильгельм Лейбниц сконструировал арифмометр, данное устройство позволяло выполнять четыре арифметические операции.
• Эволюционный процесс, который привел к современным микрокомпьютерам, был чрезвычайно быстрым. Хотя при создании машины, известной как персональный компьютер, было использовано большое число открытий и изобретений, следует упомянуть несколько событий, ставших важными вехами в истории науки, чтобы представить себе полную картину в ее перспективе.
История создания ПК.
• ENIAC
• В 1942 году профессор электротехнической школы Мура Пенсильванского университета Джон Маучли представил проект (меморандум) "Использование быстродействующих электронных устройств для вычислений", который положил начало созданию первой электронной вычислительной машины ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer). Около года проект пролежал без движения, пока им не заинтересовалась Баллистическая исследовательская лаборатория армии США, В 1943 году под руководством Маучли и Эккерта были начаты работы по созданию ENIAC, А демонстрация работы машины состоялась 15 февраля 1946 года. Одним из самых важных достижений, которые привели к революции в персональных компыотерах, было изобретение полупроводника или транзистора в 1948 году. Этот подвиг совершили инженеры фирмы Веll
• Laboratories Джон Бардин, Вальтер Бреттейн и Вильям Шоки. Транзистор, который является не более чем твердотельным электронным переключателем, заменил гораздо большие по размерам электронные лампы и потреблял значительно меньше энергии, выполняя ту же работу, что и лампа. Таким образом, компьютерная система, построенная на транзисторах, была много меньше и гораздо эффективней. Переход на транзисторы положил начало миниатюризации, которая сделала возможным появление современных портативных ПЭВМ, которые питаются от батареек, имеют большую вычислительную мощь, чем многие ранние системы, которые занимали комнаты и потребляли огромное количество энергии.
История создания ПК.
• Intel
• B 1969 году фирма Intel внесла волнение в электронную индустрию, выпустив ИС с памятью 1 Кбит, которая была намного больше любой другой, имевшейся в то время. Из-за успеха этой фирмы в разработке и производстве микросхем с ней связалась японская фирма Busiсомр, производящая калькуляторы и предложила выпустить 12 микросхем для одного из своих калькуляторов. Таким первым микропроцессором был Intel 4004 четырех битовый микропроцессор, появившийся в 1971 году. Его преемником был процессор 8008 восьмибитовый микропроцессор, появившийся в 1972 году. 1973 году были разработаны некоторые из первых комплектов микропроцессоров, основывавшихся на процессоре 8008. В конце 1973 года фирма Intel выпустила процессор 8080, который был в 10 раз быстрее, чем 8008, и мог адресовать 64К памяти. Это был один из прорывов, которого ожидали персональные компьютеры.
История создания ПК.
• Apple
• 1 апреля 1976 года Стив Джобс, Стив Возняк и Рон Вейн создали компанию "Apple Computer". В 1976 году новая компания "Аpplе Сomputer" выпустила компьютер Аррlе 1,. За компьютером Apple 1 в 1977 году последовал Арр1е 2. А 3 января 1977 года фирма Apple Computer была официально зарегистрирована. В начале 1978 года на рынок вышел недорогой дисковод для дискет Apple Disk II, который еще больше увеличил объемы продаж. Компания быстро росла. Вскоре, к 1980 году, в ее стенах трудилось уже несколько тысяч человек, ее продукция стала поставляться за пределы США. В компанию стали приходить и новые инвесторы, серьезные опытные менеджеры... Компания быстро превращалась в монстра.
История создания ПК.
• IBM
• Компания IBM отсчитывает свою историю с 1911 года, когда три крупные компании - International Time Recording Company, Computing Scale Company и Tabulating Machine Company - слились под именем C T R (Computing-Tabulating-Recording).
• В 1924 году корпорация получила нынешнее название - IBM (International Business Machines). Успехи и достижения компании можно вкратце отметить следующими датами:
• 1944 - первый в мире цифровой программируемый компьютер на электромагнитных реле - MARK-1.
• 1948 - первый компьютер IBM SSEC на электронных лампах с накопителем программ.
• 1952 - IBM произвела первую катушечную полудюймовую лентопротяжку-IBM 726, которая останется промышленным стандартом до 1984 г.
• 1956 - впервые создано устройство с жесткими сменными дисками - RAMAC 305.
• 1961 - ученый IBM Лео Есаки изобрел диодный лазер (Нобелевская премия в 1973 г.) - фундаментальная технология, лежащая в основе чтения-записи оптических запоминающих устройств.
• 1970 - изобретение гибкого магнитного диска.
• 1975 - патентование магниторезистивной головки.
• 1978 - первый патент на RAID-технологию; разработка технологии HSM.
• 1984 - первый полудюймовый картридж (3480) с плотностью записи 1 Мбит/дюйм и скоростью передачи 3 Мбайт/с.
• 1989 - достигнута плотность записи 1 Гбит/кв. дюйм с помощью первой MR-головки.
• 1993 - ADSM - семейство клиент/серверных решений управления памятью для самого широкого диапазона платформ - AIX, AS/400, OS/2, MVS, VM/VSE и др. - предшественник Tivoli Storage Manager.
• 1995 - самая быстрая дисковая память в промышленности - IBM 7133 Serial Storage Architecture (SSA) Disk System - революционное достижение в подсистемах памяти для UNIX и Intel-ориентированных серверных платформ.
• 1997 - первый виртуальный ленточный сервер на лентах IBM Magstar VTS - решение, объединившее: кэширование на жестком диске, мощный процессор, ПО управления хранением данных и библиотеку на лентах.
• 1999 - IBM устанавливает рекорд плотности записи на жесткий диск - 35,3 Гбит/кв. дюйм; начало продаж Seascape Enterprise Storage Server - ESS - корпоративного сервера хранения данных.
История создания ПК.
• 2000 - 1 декабря 2000 г. на церемонии в Вашингтоне президент Клинтон вручил IBM Национальную Медаль Технологии - это самая высокая честь, которой может удостоить президент США ведущих новаторов страны. Учреждённая Конгрессом в 1980 г. и впервые врученная в 1985, она присуждается ежегодно отдельным личностям, группам за изобретения, разработки и особо значимые достижения, а также компаниям за большие вложения в течение длительного времени в конкурентоспособность США и повышение уровня жизни. IBM получила её за особый вклад в развитие технологий хранения данных. Появление в продаже устройств с новым открытым стандартом записи на ленту - LTO Ultrium.
• 2001 - первый в индустрии сервер с iSCSI протоколом - сервер 200i.
• 14 мая 2002 года - IBM объявила о том, что её специалистам удалось записать один терабайт (Тбайт) данных на линейный цифровой ленточный картридж, что примерно в 10 раз превышает объём информации, который в настоящее время можно сохранить на любом другом линейном ленточном картридже.
История создания ПК.
• 11 июня 2002 года - В ходе работы над проектом IBM "MILLIPEDE", ученые IBM продемонстрировали принципиальную возможность создания устройства хранения данных с плотностью записи в один триллион бит на квадратный дюйм, что в 20 раз превышает максимальную плотность, достигнутую с помощью самого современного устройства магнитного хранения данных. Достижения IBM в сфере информационных технологий остаются непререкаемыми уже в течение многих десятилетий. Девятый год подряд IBM ежегодно получает наибольшее число U.S. патентов. В 2000 г. это число составило 2886, из них - более 400 в области технологий хранения данных, 1000 - в сфере программного обеспечения и свыше 1000 - в микроэлектронике. При этом ежегодное число патентов, получаемых IBM, превышает число патентов, выдаваемых компаниям EMC, HP, Sun, Intel, Microsoft, Cisco, Dell и Oracle, вместе взятым. Треть всех патентов, полученных IBM, теперь коммерчески доступна.
Персональный компьютер
Базовая конфигурация
Базовая аппаратная конфигурация
• Персональный компьютер — универсальная техническая система. Его конфигурацию (состав оборудования) можно гибко изменять по мере необходимости. Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В таком комплекте компьютер обычно поставляется. Понятие базовой конфигурации может меняться. В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства:
• системный блок;
• монитор;
• клавиатура;
• мышь.
Системный блок
• Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, называют внешними. Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения данных, также называют периферийными.
• По внешнему виду системные блоки различаются формой корпуса. Корпуса персональных компьютеров выпускают в горизонтальном (desktop) и вертикальном (tower) исполнении. Корпуса, имеющие вертикальное исполнение, различают по габаритам: полноразмерный (big tower), среднеразмерный (midi tower) и малоразмерный (mini tower). Среди корпусов, имеющих горизонтальное исполнение, выделяют плоские и особо плоские (slim).
• Кроме формы, для корпуса важен параметр, называемый форм-фактором. От него зависят требования к размещаемым устройствам. В настоящее время в основном используются корпуса двух форм-факторов: АТ и АТХ. Форм-фактор корпуса должен быть обязательно согласован с форм-фактором главной (системной) платы компьютера, так называемой материнской платы.
• Корпуса персональных компьютеров поставляются вместе с блоком питания и, таким образом, мощность блока питания также является одним из параметров корпуса. Для массовых моделей достаточной является мощность блока питания 200-250Вт.
Монитор
• Монитор — устройство визуального представления данных. Это не единственно возможное, но главное устройство вывода. Его основными потребительскими параметрами являются: размер и шаг маски экрана, максимальная частота регенерации изображения, класс защиты.
• Размер монитора измеряется между противоположными углами трубки кинескопа по диагонали. Единица измерения — дюймы. Стандартные размеры: 14"; 15"; 17"; 19"; 20"; 21". В настоящее время наиболее универсальными являются мониторы размером 15 и 17 дюймов, а для операций с графикой желательны мониторы размером 19-21 дюйм.
• Изображение на экране монитора получается в результате облучения люминофорного покрытия остронаправленным пучком электронов, разогнанных в вакуумной колбе.
Монитор
• Для получения цветного изображения люминофорное покрытие имеет точки или полоски трех типов, светящиеся красным, зеленым и синим цветом. Чтобы на экране все три луча сходились строго в одну точку и изображение было четким, перед люминофором ставят маску — панель с регулярно расположенными отверстиями или щелями. Часть мониторов оснащена маской из вертикальных проволочек, что усиливает яркость и насыщенность изображения. Чем меньше шаг между отверстиями или щелями (шаг маски), тем четче и точнее полученное изображение. Шаг маски измеряют в долях миллиметра. В настоящее время наиболее распространены мониторы с шагом маски 0,25-0,27мм. Устаревшие мониторы могут иметь шаг до 0,43мм, что негативно сказывается на органах зрения при работе с компьютером. Модели повышенной стоимости могут иметь значение менее 0,25мм.
• Частота регенерации (обновления) изображения показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение (поэтому ее также называют частотой кадров). Этот параметр зависит не только от монитора, но и от свойств и настроек видеоадаптера, хотя предельные возможности определяет все-таки монитор.
• Частоту регенерации изображения измеряют в герцах (Гц). Чем она выше, тем четче и устойчивее изображение, тем меньше утомление глаз, тем больше времени можно работать с компьютером непрерывно. При частоте регенерации порядка 60Гц мелкое мерцание изображения заметно невооруженным глазом. Сегодня такое значение считается недопустимым. Минимальным считают значение 75Гц, нормативным — 85Гц и комфортным — 100Гц и более.
• Класс защиты монитора определяется стандартом, которому соответствует монитор с точки зрения требований техники безопасности. В настоящее время общепризнанными считаются следующие международные стандарты: MPR-II, ТСО-92, ТСО-95, ТСО-99 (приведены в хронологическом порядке). Стандарт МРR-II ограничил уровни электромагнитного излучения пределами, безопасными для человека. В стандарте ТСО-92 эти нормы были сохранены, а в стандартах ТСО-95 и ТСО-99 ужесточены. Эргономические и экологические нормы впервые появились в стандарте ТСО-95, а стандарт ТСО-99 установил самые жесткие нормы по параметрам, определяющим качество изображения (яркость, контрастность, мерцание, антибликовые свойства покрытия).
• Большинством параметров изображения, полученного на экране монитора, можно управлять программно. Программные средства, предназначенные для этой цели, обычно входят в системный комплект программного обеспечения.
Монитор
Клавиатура
• Клавиатура — клавишное устройство управления персональным компьютером. Служит для ввода алфавитно-цифровых (знаковых) данных, а также команд управления. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший интерфейс пользователя. С помощью клавиатуры управляют компьютерной системой, а с помощью монитора получают от нее отклик.
• Принцип действия
• Клавиатура относится к стандартным средствам персонального компьютера. Ее основные функции не нуждаются в поддержке специальными системными программами (драйверами). Необходимое программное обеспечение для начала работы с компьютером уже имеется в микросхеме ПЗУ в составе базовой системы ввода-вывода (BIOS), и потому компьютер реагирует на нажатия клавиш сразу после включения.
• Принцип действия клавиатуры заключается в следующем.
• 1. При нажатии на клавишу (или комбинацию клавиш) специальная микросхема, встроенная в клавиатуру, выдает так называемый скан-код.
• 2. Скан-код поступает в микросхему, выполняющую функции порта клавиатуры. (Порты — специальные аппаратно-логические устройства, отвечающие за связь процессора с другими устройствами). Данная микросхема находится на основной плате компьютера внутри системного блока.
• 3. Порт клавиатуры выдает процессору прерывание с фиксированным номером. Для клавиатуры номер прерывания — 9 (Interrupt 9, Int9).
• 4. Получив прерывание, процессор откладывает текущую работу и по номеру прерывания обращается в специальную область оперативной памяти, в которой находится так называемый вектор прерываний. Вектор прерываний — это список адресных данных с фиксированной длиной записи. Каждая запись содержит адрес программы, которая должна обслужить прерывание с номером, совпадающим с номером записи.
• 5. Определив адрес начала программы, обрабатывающей возникшее прерывание, процессор переходит к ее исполнению. Простейшая программа обработки клавиатурного прерывания «зашита» в микросхему ПЗУ, но программисты могут «подставить» вместо нее свою программу, если изменят данные в векторе прерываний.
• 6. Программа-обработчик прерывания направляет процессор к порту клавиатуры, где он находит скан-код, загружает его в свои регистры, потом под управлением обработчика определяет, какой код символа соответствует данному скан-коду.
• 7. Далее обработчик прерываний отправляет полученный код символа в небольшую область памяти, известную как буфер клавиатуры, и прекращает свою работу, известив об этом процессор.
• 8. Процессор прекращает обработку прерывания и возвращается к отложенной задаче.
• 9. Введенный символ хранится в буфере клавиатуры до тех пор, пока его не заберет оттуда та программа, для которой он и предназначался, например текстовый редактор или текстовый процессор. Если символы поступают в буфер чаще, чем забираются оттуда, наступает эффект переполнения буфера. В этом случае ввод новых символов на некоторое время прекращается. На практике в этот момент при нажатии на клавишу мы слышим предупреждающий звуковой сигнал и не наблюдаем ввода данных.
Клавиатура
• Состав клавиатуры
• Стандартная клавиатура имеет более 100 клавиш, функционально распределенных по нескольким группам.
• Группа алфавитно-цифровых клавиш предназначена для ввода знаковой информации и команд, набираемых по буквам. Каждая клавиша может работать в нескольких режимах (регистрах) и, соответственно, может использоваться для ввода нескольких символов. Переключение между нижним регистром (для ввода строчных символов) и верхним регистром (для ввода прописных символов) выполняют удержанием клавиши SHIFT (нефиксированное переключение). При необходимости жестко переключить регистр используют клавишу CAPS LOCK (фиксированное переключение). Если клавиатура используется для ввода данных, абзац закрывают нажатием клавиши ENTER. При этом автоматически начинается ввод текста с новой строки. Если клавиатуру используют для ввода команд, клавишей ENTER завершают ввод команды и начинают ее исполнение.
• Для разных языков существуют различные схемы закрепления символов национальных алфавитов за конкретными алфавитно-цифровыми клавишами. Такие схемы называются раскладками клавиатуры. Переключения между различными раскладками выполняются программным образом — это одна из функций операционной системы. Соответственно, способ переключения зависит от того, в какой операционной системе работает компьютер. Например, в системе Windows98 для этой цели могут использоваться следующие комбинации: левая клавиша ALT+SHIFT или CTRL+SHIFT. При работе с другой операционной системой способ переключения можно установить по справочной системе той программы, которая выполняет переключение.
• Общепринятые раскладки клавиатуры имеют свои корни в раскладках клавиатур пишущих машинок. Для персональных компьютеров IBM PC типовыми считаются раскладки QWERTY (английская) и ЙЦУКЕНГ (русская). Раскладки принято именовать по символам, закрепленным за первыми клавишами верхней строки алфавитной группы.
• Группа функциональных клавиш включает двенадцать клавиш (от F1 до F12), размещенных в верхней части клавиатуры. Функции, закрепленные за данными клавишами, зависят от свойств конкретной работающей в данный момент программы, а в некоторых случаях и от свойств операционной системы. Общепринятым для большинства программ является соглашение о том, что клавиша F1 вызывает справочную систему, в которой можно найти справку о действии прочих клавиш.
• Служебные клавиши располагаются рядом с клавишами алфавитно-цифровой группы. В связи с тем, что ими приходится пользоваться особенно часто, они имеют увеличенный размер. К ним относятся рассмотренные выше клавиши SHIFT и ENTER; реестровые клавиши ALT и CTRL – их используют в комбинации с другими клавишами для формирования команд; клавиша TAB – для ввода позиций табуляции при наборе текста; клавиша ESC – для отказа от исполнения последней введенной команды и клавиша BACKSPACE – для удаления только что введенных знаков (она находится над клавишей ENTER и часто маркируется стрелкой, направленной влево).
• Служебные клавиши PRINT SCREEN, SCROLL LOCK и PAUSE/BREAK размещаются справа от группы функциональных клавиш и выполняют специфические функции, зависящие от действующей операционной системы. Общепринятыми являются следующие действия:
• PRINT SCREEN — печать текущего состояния экрана на принтере (для MS-DOS) или сохранение его в специальной области оперативной памяти, называемой буфером обмена (для Windows).
• SCROLL LOCK — переключение режима работы в некоторых (как правило, устаревших) программах.
• PAUSE/BREAK — приостановка/прерывание текущего процесса.
• Две группы клавиш управления курсором расположены справа от алфавитно-цифровой панели. Курсором называется экранный элемент, указывающий место ввода знаковой информации. Курсор используется при работе с программами, выполняющими ввод данных и команд с клавиатуры. Клавиши управления курсором позволяют управлять позицией ввода.
Клавиатура
• Четыре клавиши со стрелками выполняют смещение курсора в направлении, указанном стрелкой. Действие прочих клавиш описано ниже.
• PAGE UP/PAGE DOWN — перевод курсора на одну страницу вверх или вниз. Понятие «страница» обычно относится к фрагменту документа, видимому на экране. В графических операционных системах (например Windows) этими клавишами выполняют «прокрутку» содержимого в текущем окне. Действие этих клавиш во многих программах может быть модифицировано с помощью служебных регистровых клавиш, в первую очередь SHIFT и CTRL Конкретный результат модификации зависит от конкретной программы и/или операционной системы.
• Клавиши HOME и END переводят курсор в начало или конец текущей строки, соответственно. Их действие также модифицируется регистровыми клавишами.
• Традиционное назначение клавиши INSERT состоит в переключении режима ввода данных (переключение между режимами вставки и замены). Если текстовый курсор находится внутри существующего текста, то в режиме вставки происходит ввод новых знаков без замены существующих символов (текст как бы раздвигается). В режиме замены новые знаки заменяют текст, имевшийся ранее в позиции ввода.
• В современных программах действие клавиши INSERT может быть иным. Конкретную информацию следует получить в справочной системе программы. Возможно, что действие этой клавиши является настраиваемым, — это также зависит от свойств конкретной программы.
• Клавиша DELETE предназначена для удаления знаков, находящихся справа от текущего положения курсора. При этом положение позиции ввода остается неизменным.
• Группа клавиш дополнительной панели дублирует действие цифровых и некоторых знаковых клавиш основной панели. Во многих случаях для использования этой группы клавиш следует предварительно включать клавишу-переключатель NUM LOCK (о состоянии переключателей NUM LOCK, CAPS LOCK и SCROLL LOCK можно судить по светодиодным индикаторам, обычно расположенным в правом верхнем углу клавиатуры).
• Появление дополнительной панели клавиатуры относится к началу 80-х годов. В то время клавиатуры были относительно дорогостоящими устройствами. Первоначальное назначение дополнительной панели состояло в снижении износа основной панели при проведении расчетно-кассовых вычислений, а также при управлении компьютерными играми (при выключенном переключателе NUM LOCK клавиши дополнительной панели могут использоваться в качестве клавиш управления курсором).
• В наши дни клавиатуры относят к малоценным быстроизнашивающимся устройствам и приспособлениям, и существенной необходимости оберегать их от износа нет. Тем не менее, за дополнительной клавиатурой сохраняется важная функция ввода символов, для которых известен расширенный код ASCII, но неизвестно закрепление за клавишей клавиатуры. Так, например, известно, что символ <§> (параграф) имеет код 0167, а символ «°» (угловой градус) имеет код 0176, но соответствующих им клавиш на клавиатуре нет. В таких случаях для их ввода используют дополнительную панель.
Клавиатура
• Порядок ввода символов по известному ALT-коду.
• 1. Нажать и удержать клавишу ALT.
• 2. Убедиться в том, что включен переключатель NUM LOCK.
• 3. Не отпуская клавиши ALT, набрать последовательно на дополнительной панели Аlt-код вводимого символа, например: 0167.
• 4. Отпустить клавишу ALT. Символ, имеющий код 0167, появится на экране в позиции ввода.
• Настройка клавиатуры. Клавиатуры персональных компьютеров обладают свойством повтора знаков, которое используется для автоматизации процесса ввода. Оно состоит в том, что при длительном удержании клавиши начинается автоматический ввод связанного с ней кода. При этом настраиваемыми параметрами являются:
• интервал времени после нажатия, по истечении которого начнется автоматический повтор кода;
• темп повтора (количество знаков в секунду).
• Средства настройки клавиатуры относятся к системным и обычно входят в состав операционной системы. Кроме параметров режима повтора настройке подлежат также используемые раскладки и органы управления, используемые для переключения раскладок.
Мышь
• Мышь — устройство управления манипуляторного типа. Представляет собой плоскую коробочку с двумя-тремя кнопками. Перемещение мыши по плоской поверхности синхронизировано с перемещением графического объекта (указателя мыши) на экране монитора.
• Принцип действия
• В отличие от рассмотренной ранее клавиатуры, мышь не является стандартным органом управления, и персональный компьютер не имеет для нее выделенного порта. Для мыши нет и постоянного выделенного прерывания, а базовые средства ввода и вывода (BIOS) компьютера, размещенные в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), не содержат программных средств для обработки прерываний мыши.
• В связи с этим в первый момент после включения компьютера мышь не работает. Она нуждается в поддержке специальной системной программы — драйвера мыши. Драйвер устанавливается либо при первом подключении мыши, либо при установке операционной системы компьютера. Хотя мышь и не имеет выделенного порта на материнской плате, для работы с ней используют один из стандартных портов, средства для работы с которыми имеются в составе BIOS. Драйвер мыши предназначен для интерпретации сигналов, поступающих через порт. Кроме того, он обеспечивает механизм передачи информации о положении и состоянии мыши операционной системе и работающим программам.
• Компьютером управляют перемещением мыши по плоскости и кратковременными нажатиями правой и левой кнопок. (Эти нажатия называются щелчками.) В отличие от клавиатуры мышь не может напрямую использоваться для ввода знаковой информации — ее принцип управления является событийным. Перемещения мыши и щелчки ее кнопок являются событиями с точки зрения ее программы-драйвера. Анализируя эти события, драйвер устанавливает, когда произошло событие и в каком месте экрана в этот момент находился указатель. Эти данные передаются в прикладную программу, с которой работает пользователь в данный момент. По ним программа может определить команду, которую имел в виду пользователь, и приступить к ее исполнению.
Мышь
• Комбинация монитора и мыши обеспечивает наиболее современный тип интерфейса пользователя, который называется графическим. Пользователь наблюдает на экране графические объекты и элементы управления. С помощью мыши он изменяет свойства объектов и приводит в действие элементы управления компьютерной системой, а с помощью монитора получает от нее отклик в графическом виде.
• Стандартная мышь имеет только две кнопки, хотя существуют нестандартные мыши с тремя кнопками или с двумя кнопками и одним вращающимся регулятором. Функции нестандартных органов управления определяются тем программным обеспечением, которое поставляется вместе с устройством.
• К числу регулируемых параметров мыши относятся: чувствительность (выражает величину перемещения указателя на экране при заданном линейном перемещении мыши), функции левой и правой кнопок, а также чувствительность к двойному нажатию (максимальный интервал времени, при котором два щелчка кнопкой мыши расцениваются как один двойной щелчок). Программные средства, предназначенные для этих регулировок, обычно входят в системный комплект программного обеспечения.
ВНУТРЕННИЕ УСТРОЙСТВА СИСТЕМНОГО БЛОКА
• Материнская плата

• Материнская плата — основная плата персонального компьютера. На ней размещаются:
• процессор — основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций;
• микропроцессорный комплект (чипсет) — набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;
• шины — наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;
• оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) — набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен;
• ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) — микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен;
• разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты).
Жесткий диск
• Жесткий диск — основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. На самом деле это не один диск, а группа соосных дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью. Таким образом, этот «диск» имеет не две поверхности, как должно быть у обычного плоского диска, а 2n поверхностей, где n — число отдельных дисков в группе.
• Над каждой поверхностью располагается головка, предназначенная для чтения-записи данных. При высоких скоростях вращения дисков (90об/с) в зазоре между головкой и поверхностью образуется аэродинамическая подушка, и головка парит над магнитной поверхностью на высоте, составляющей несколько тысячных долей миллиметра. При изменении силы тока, протекающего через головку, происходит изменение напряженности динамического магнитного поля в зазоре, что вызывает изменения в стационарном магнитном поле ферромагнитных частиц, образующих покрытие диска. Так осуществляется запись данных на магнитный диск.
• Операция считывания происходит в обратном порядке. Намагниченные частицы покрытия, проносящиеся на высокой скорости вблизи головки, наводят в ней ЭДС самоиндукции. Электромагнитные сигналы, возникающие при этом, усиливаются и передаются на обработку.
• Управление работой жесткого диска выполняет специальное аппаратно-логическое устройство — контроллер жесткого диска. В прошлом оно представляло собой отдельную дочернюю плату, которую подключали к одному из свободных слотов материнской платы. В настоящее время функции контроллеров дисков выполняют микросхемы, входящие в микропроцессорный комплект (чипсет), хотя некоторые виды высокопроизводительных контроллеров жестких дисков по-прежнему поставляются на отдельной плате.
• К основным параметрам жестких дисков относятся емкость и производительность. Емкость дисков зависит от технологии их изготовления. В настоящее время большинство производителей жестких дисков используют изобретенную компанией IBM технологию с использованием гигантского магниторезистивного эффекта (GMR — Giant Magnetic Resistance). Теоретический предел емкости одной пластины, исполненной по этой технологии, составляет порядка 20Гбайт. В настоящее время достигнут технологический уровень 6,4Гбайт на пластину, но развитие продолжается.
• С другой стороны, производительность жестких дисков меньше зависит от технологии их изготовления. Сегодня все жесткие диски имеют очень высокий показатель скорости внутренней передачи данных (до 30-60Мбайт/с), и потому их производительность в первую очередь зависит от характеристик интерфейса, с помощью которого они связаны с материнской платой. В зависимости от типа интерфейса разброс значений может быть очень большим: от нескольких Мбайт/с до 13-16Мбайт/с для интерфейсов типа EIDE; до 80Мбайт/с для интерфейсов типа SCSI и от 50Мбайт/с и более для наиболее современных интерфейсов типа IEEE 1394.
• Кроме скорости передачи данных с производительностью диска напрямую связан параметр среднего времени доступа. Он определяет интервал времени, необходимый для поиска нужных данных, и зависит от скорости вращения диска. Для дисков, вращающихся с частотой 5400об/мин, среднее время доступа составляет 9-10мкс, для дисков с частотой 7200об/мин — 7-8мкс. Изделия более высокого уровня обеспечивают среднее время доступа к данным 5-6мкс.
Жесткий диск
ВНУТРЕННИЕ УСТРОЙСТВА СИСТЕМНОГО БЛОКА
• Дисковод гибких дисков

• Информация на жестком диске может храниться годами, однако иногда требуется ее перенос с одного компьютера на другой. Несмотря на свое название, жесткий диск является весьма хрупким прибором, чувствительным к перегрузкам, ударам и толчкам. Теоретически, переносить информацию с одного рабочего места на другое путем переноса жесткого диска возможно, и в некоторых случаях так и поступают, но все-таки этот прием считается нетехнологичным, поскольку требует особой аккуратности и определенной квалификации.
• Для оперативного переноса небольших объемов информации используют так называемые гибкие магнитные диски (дискеты), которые вставляют в специальный накопитель — дисковод. Приемное отверстие накопителя находится на лицевой панели системного блока. Правильное направление подачи гибкого диска отмечено стрелкой на его пластиковом кожухе.
• Основными параметрами гибких дисков являются: технологический размер (измеряется в дюймах), плотность записи (измеряется в кратных единицах) и полная емкость.
• Первый компьютер IBM PC (родоначальник платформы) был вылущен в 1981 году. К нему можно было подключить внешний накопитель, использующий односторонние гибкие диски диаметром 5,25 дюйма. Емкость диска составляла 160 Кбайт. В следующем году появились аналогичные двусторонние диски емкостью 320 Кбайт. Начиная с 1984 года выпускались гибкие диски 5,25 дюйма высокой плотности (1,2Мбайт). В наши дни диски размером 5,25 дюйма не используются, и соответствующие дисководы в базовой конфигурации персональных компьютеров после 1994 года не поставляются.
• Гибкие диски размером 3,5 дюйма выпускают с 1980 года. Односторонний диск обычной плотности имел емкость 180 Кбайт, двусторонний — 360 Кбайт, а двусторонний двойной плотности — 720 Кбайт. Ныне стандартными считают диски размером 3,5 дюйма высокой плотности. Они имеют емкость 1440 Кбайт (1,4 Мбайт) и маркируются буквами HD (high density — высокая плотность).
ВНУТРЕННИЕ УСТРОЙСТВА СИСТЕМНОГО БЛОКА
• С нижней стороны гибкий диск имеет центральную втулку, которая захватывается шпинделем дисковода и приводится во вращение. Магнитная поверхность прикрыта сдвигающейся шторкой для защиты от влаги, грязи и пыли. Если на гибком диске записаны ценные данные, его можно защитить от стирания и перезаписи, сдвинув защитную задвижку так, чтобы образовалось открытое отверстие. Для разрешения записи задвижку перемещают в обратную сторону и перекрывают отверстие. В некоторых случаях для безусловной защиты информации на диске задвижку выламывают физически, но и в этом случае разрешить запись на диск можно, если, например, заклеить образовавшееся отверстие тонкой полоской липкой ленты. Гибкие диски считаются малонадежными носителями информации. Пыль, грязь, влага, температурные перепады и внешние электромагнитные поля очень часто становятся причиной частичной или полной утраты данных, хранившихся на гибком диске. Поэтому использовать гибкие диски в качестве основного средства хранения информации недопустимо. Их используют только для транспортировки информации или в качестве дополнительного (резервного) средства хранения.
Дисковод компакт-дисков cd-rom
• В период 1994-1995 годах в базовую конфигурацию персональных компьютеров перестали включать дисководы гибких дисков диаметром 5,25 дюйма, но вместо них стандартной стала считаться установка дисковода CD-ROM, имеющего такие же внешние размеры.
• Аббревиатура CD-ROM (Compact. Disc Read-Only Memory) переводится на русский язык как постоянное запоминающее устройство на основе компакт-диска. Принцип действия этого устройства состоит в считывании числовых данных с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности диска. Цифровая запись на компакт-диске отличается от записи на магнитных дисках очень высокой плотностью, и стандартный компакт-диск может хранить примерно 650Мбайт данных.
• Большие объемы данных характерны для мультимедийной информации (графика, музыка, видео), поэтому дисководы CD-ROM относятся к аппаратным средствам мультимедиа. Программные продукты, распространяемые на лазерных дисках, называют мультимедийными изданиями. Сегодня мультимедийные издания завоевывают все более прочное место среди других традиционных видов изданий. Так, например, существуют книги, альбомы, энциклопедии и даже периодические издания (электронные журналы), выпускаемые на CD-ROM.
• Основным недостатком стандартных дисководов CD-ROM является невозможность записи данных, но параллельно с ними существуют и устройства однократной записи CD-R (Compact Disk Recorder), и устройства многократной записи CD-RW.
• Основным параметром дисководов CD-ROM является скорость чтения данных. Она измеряется в кратных долях. За единицу измерения принята скорость чтения в первых серийных образцах, составлявшая 150Кбайт/с. Таким образом, дисковод с удвоенной скоростью чтения обеспечивает производительность 300Кбайт/с, с учетверенной скоростью — 600Кбайт/с и т.д. В настоящее время наибольшее распространение имеют устройства чтения CD-ROM с производительностью 32х-48х. Современные образцы устройств однократной записи имеют производительность 4х-8х, а устройств многократной записи — до 4х.
Видеокарта (видеоадаптер)
• Совместно с монитором видеокарта образует видеоподсистему персонального компьютера. Видеокарта не всегда была компонентом ПК. На заре развития персональной вычислительной техники в общей области оперативной памяти существовала небольшая выделенная экранная область памяти, в которую процессор заносил данные об изображении. Специальный контроллер экрана считывал данные об яркости отдельных точек экрана из ячеек памяти этой области и в соответствии с ними управлял разверткой горизонтального луча электронной пушки монитора.
• С переходом от черно-белых мониторов к цветным и с увеличением разрешения экрана (количества точек по вертикали и горизонтали) области видеопамяти стало недостаточно для хранения графических данных, а процессор перестал справляться с построением и обновлением изображения. Тогда и произошло выделение всех операций, связанных с управлением экраном, в отдельный блок, получивший название видеоадаптер. Физически видеоадаптер выполнен в виде отдельной дочерней платы, которая вставляется в один из слотов материнской платы и называется видеокартой. Видеоадаптер взял на себя функции видеоконтроллера, видеопроцессора и видеопамяти.
Видеокарта (видеоадаптер)
• За время существования персональных компьютеров сменилось несколько стандартов видеоадаптеров: MDA (монохромный); CGA (4 цвета); EGA (16 цветов), VGA (256 цветов). В настоящее время применяются видеоадаптеры SVGA, обеспечивающие по выбору воспроизведение до 16,7 миллионов цветов с возможностью произвольного выбора разрешения экрана из стандартного ряда значений (640х480; 800х600; 1024х768; 1152х864; 1280х1024 точек и далее).
• Разрешение экрана является одним из важнейших параметров видеоподсистемы. Чем оно выше, тем больше информации можно отобразить на экране, но тем меньше размер каждой отдельной точки и, тем самым, тем меньше видимый размер элементов изображения. Использование завышенного разрешения на мониторе малого размера приводит к тому, что элементы изображения становятся неразборчивыми и работа с документами и программами вызывает утомление органов зрения. Использование заниженного разрешения приводит к тому, что элементы изображения становятся крупными, но на экране их располагается очень мало. Если программа имеет сложную систему управления и большое число экранных элементов, они не полностью помещаются на экране. Это приводит к снижению производительности труда и неэффективной работе.
• Таким образом, для каждого размера монитора существует свое оптимальное разрешение экрана, которое должен обеспечивать видеоадаптер.
• Большинство современных прикладных и развлекательных программ рассчитаны на работу с разрешением экрана 800х600 и более. Именно поэтому сегодня наиболее популярный размер мониторов составляет 15 дюймов.
• Цветовое разрешение (глубина цвета) определяет количество различных оттенков, которые может принимать отдельная точка экрана. Максимально возможное цветовое разрешение зависит от свойств видеоадаптера и, в первую очередь, от количества установленной на нем видеопамяти. Кроме того, оно зависит и от установленного разрешения экрана. При высоком разрешении экрана на каждую точку изображения приходится отводить меньше места в видеопамяти, так что информация о цветах вынужденно оказывается более ограниченной.
• В зависимости от заданного экранного разрешения и глубины цвета необходимый объем видеопамяти можно определить по следующей формуле:где Р — необходимый объем памяти видеоадаптера; m — горизонтальное разрешение экрана (точек); n — вертикальное разрешение экрана (точек); b — разрядность кодирования цвета (бит).
• Минимальное требование по глубине цвета на сегодняшний день — 256 цветов, хотя большинство программ требуют не менее 65тыс. цветов (режим High Color). Наиболее комфортная работа достигается при глубине цвета 16,7млн цветов (режим True Color).
• Работа в полноцветном режиме True Color с высоким экранным разрешением требует значительных размеров видеопамяти. Современные видеоадаптеры способны также выполнять функции обработки изображения, снижая нагрузку на центральный процессор ценой дополнительных затрат видеопамяти. Еще недавно типовыми считались видеоадаптеры с объемом памяти 2-4Мбайт, но уже сегодня обычным считается объем 16Мбайт.
•
Видеокарта (видеоадаптер)
Видеокарта (видеоадаптер)
• Видеоускорение — одно из свойств видеоадаптера, которое заключается в том, что часть операций по построению изображений может происходить без выполнения математических вычислений в основном процессоре компьютера, а чисто аппаратным путем — преобразованием данных в микросхемах видеоускорителя. Видеоускорители могут входить в состав видеоадаптера (в таких случаях говорят о том, что видеокарта обладает функциями аппаратного ускорения), но могут поставляться в виде отдельной платы, устанавливаемой на материнской плате и подключаемой к видеоадаптеру.
• Различают два типа видеоускорителей — ускорители плоской (2D) и трехмерной (3D) графики. Первые наиболее эффективны для работы с прикладными программами (обычно офисного применения) и оптимизированы для операционной системы Windows, а вторые ориентированы на работу мультимедийных развлекательных программ, в первую очередь компьютерных игр и профессиональных программ обработки трехмерной графики. Обычно в этих случаях используют разные математические принципы автоматизации графических операций, но существуют ускорители, обладающие функциями и двумерного, и трехмерного ускорения.
Звуковая карта
• Звуковая карта явилась одним из наиболее поздних усовершенствований персонального компьютера. Она подключается к одному из слотов материнской платы в виде дочерней карты и выполняет вычислительные операции, связанные с обработкой звука, речи, музыки. Звук воспроизводится через внешние звуковые колонки, подключаемые к выходу звуковой карты. Специальный разъем позволяет отправить звуковой сигнал на внешний усилитель. Имеется также разъем для подключения микрофона, что позволяет записывать речь или музыку и сохранять их на жестком диске для последующей обработки и использования.
• Основным параметром звуковой карты является разрядность, определяющая количество битов, используемых при преобразовании сигналов из аналоговой в цифровую форму и наоборот. Чем выше разрядность, тем меньше погрешность, связанная с оцифровкой, тем выше качество звучания. Минимальным требованием сегодняшнего дня являются 16 разрядов, а наибольшее распространение имеют 32-разрядные и 64-разрядные устройства.
• В области воспроизведения звука наиболее сложно обстоит дело со стандартизацией. Отсутствие единых централизованных стандартов привело к тому, что ряд фирм, занимающихся выпуском звукового оборудования, де-факто ввели в широкое использование свои внутрифирменные стандарты. Так, например, во многих случаях стандартными считают устройства, совместимые с устройством Sound Blaster, торговая марка на которое принадлежит компании Creative Labs.
СИСТЕМЫ, РАСПОЛОЖЕННЫЕ НА МАТЕРИНСКОЙ ПЛАТЕ
• Оперативная память

• Оперативная память (RAM — Random Access Memory) — это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. Существует много различных типов оперативной памяти, но с точки зрения физического принципа действия различают динамическую память (DRAM) и статическую память (SRAM).
• Ячейки динамической памяти (DRAM) можно представить в виде микроконденсаторов, способных накапливать заряд на своих обкладках. Это наиболее распространенный и экономически доступный тип памяти. Недостатки этого типа связаны, во-первых, с тем, что как при заряде, так и при разряде конденсаторов неизбежны переходные процессы, то есть запись данных происходит сравнительно медленно. Второй важный недостаток связан с тем, что заряды ячеек имеют свойство рассеиваться в пространстве, причем весьма быстро. Если оперативную память постоянно не «подзаряжать», утрата данных происходит через несколько сотых долей секунды. Для борьбы с этим явлением в компьютере происходит постоянная регенерация (освежение, подзарядка) ячеек оперативной памяти. Регенерация осуществляется несколько десятков раз в секунду и вызывает непроизводительный расход ресурсов вычислительной системы.
Процессор
• Процессор — основная микросхема компьютера, в которой и производятся все вычисления. Конструктивно процессор состоит из ячеек, похожих на ячейки оперативной памяти, но в этих ячейках данные могут не только храниться, но и изменяться. Внутренние ячейки процессора называют регистрами. Важно также отметить, что данные, попавшие в некоторые регистры, рассматриваются не как данные, а как команды, управляющие обработкой данных в других регистрах. Среди регистров процессора есть и такие, которые в зависимости от своего содержания способны модифицировать исполнение команд. Таким образом, управляя засылкой данных в разные регистры процессора, можно управлять обработкой данных. На этом и основано исполнение программ.
• С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с оперативной памятью, процессор связан несколькими группами проводников, называемых шинами. Основных шин три: шина данных, адресная шина и командная шина.
Процессор AMD.
История развития.
Об AMD
• AMD - мировой поставщик интегральных микросхем для рынка персональных и сетевых компьютеров и коммуникаций, чьи производственные мощности расположены в Соединенных Штатах, Европе, Японии и Азии. AMD производит микропроцессоры, устройства флэш-памяти и вспомогательные микросхемы для коммуникационных и сетевых приложений. Компания AMD, основанная в 1969 году со штаб-квартирой в г. Саннивейл (шт. Калифорния), в 2000 году имела оборот 4,6 млрд. долл. (NYSE: AMD).
Об AMD
• Первым процессором, который AMD разрабатывала самостоятельно, был K5, выпущенный в 1996 году. Сейчас о нем уже мало кто помнит, правда и помнить там особо нечего. Как всегда, опоздав с выпуском этого кристалла, отставая по тактовой частоте и производительности, AMD не смогла тогда завоевать расположения пользователей.
• После этого провала AMD приобрела забытую сейчас фирму NexGen, еще одного независимого разработчика x86 процессоров, который обладал передовой на то время технологией и в небольших количествах выпускал кристаллы без арифметического сопроцессора. Используя эти наработки, AMD спроектировала новое поколение своих CPU - K6. По операциям с целыми числами эти процессоры стали превосходить аналоги от Intel, однако блок операций с плавающей точкой все еще оставлял желать лучшего.
• AMD не сдавалась и для нужд компьютерных игр предложила использовать не сопроцессор, а специально спроектированный набор SIMD-инструкций 3DNow!. Так появился процессор AMD K6-2, в котором к обычному ядру K6 добавился еще один блок операций с числами одинарной точности с плавающей точкой. Благодаря тому, что он мог выполнять однотипные вычисления с четырьмя парами операндов одновременно, на специально оптимизированных под 3DNow! приложениях K6-2 показывал неплохую производительность.
• Вскоре AMD к своему процессору K6-2 добавила интегрированный в ядро кеш второго уровня, работающий на частоте кристалла. Это спасло производительность - полученный K6-III мог успешно конкурировать с аналогами.
Об AMD
• Находясь в состоянии ценовой войны, Intel и AMD пришли к тому, что самые дешевые Intel Celeron продаются практически по себестоимости, если не ниже, а на рынке дорогих процессоров обосновался другой продукт от Intel - Pentium III. Единственный оставшийся шанс выжить для измотанной и порастерявшей в борьбе свои капиталы AMD - вылезти на рынок дорогих и производительных процессоров. Причем, закрепиться на нем не за счет цены - этим оружием в совершенстве владеет Intel, который может сбрасывать цены значительно сильнее AMD, а за счет быстродействия. Именно это и попыталась сделать AMD, выбросив на рынок процессор нового поколения - Athlon.
Развитие семейства K-6
AMD K6
AMD K6-2
• Этот процессор является логическим продолжением линейки K6 и отличается от предшественника только добавленним в ядро нового модуля, обрабатывающего "3D-инструкции" и носящего название 3DNow!. По сути - это еще один сопроцессор по типу MMX, но умеющий выполнять 21 новую инструкцию. Эти новые инструкции призваны, прежде всего, ускорить обработку данных, связанных с трехмерной графикой. Поэтому в набор инструкций 3DNow! включены команды, работающие с вещественночисленными аргументами одинарной точности. Именно поэтому, технология ММХ не пошла в жизнь - ММХ работает с целыми числами, а при расчете трехмерных сцен оперировать приходится с вещественными. Как и ММХ, 3DNow! использует те же регистры, что и сопроцессор, это связано с тем, что операционные системы должны сохранять и сбрасывать все регистры процессора при переключении задач.
AMD K6-2
• Теоретически, 3DNow! должен заменить сопроцессор при расчетах трехмерной геометрии и существенно ускорить выполнение этих вычислений. Модуль 3DNow! может выполнять до четырех SIMD (Single Instruction Multiple Data) инструкций (из своего 21-командного набора) параллельно, что при грамотном использовании может дать небывалый прирост производительности. Хорошей иллюстрацией этого тезиса может послужить Quake2, работающий на процессорах K6 в полтора раза медленней, чем на Pentium той же частоты. Однако, вопреки распространенному мнению, это связано не с тормознутостью AMD-шного сопроцессора, а с тем что Intel реализовал в своем кристалле возможность параллельной работы процессора с арифметическим сопроцессором. В Quake2, код оптимизирован с учетом этой особенности, поэтому если процессорные и сопроцессорные инструкции не могут выполняться одновременно (как на AMD K6), производительность получается крайне низкая. K6-2 должен решить эту проблему, но другим путем - за счет конвейеризации 3D вычислений в модуле 3DNow! Однако, вопрос распараллеливания вычислений должен решаться программистом, что вызывает определенные трудности при реализации алгоритмов, тем более, что процесс вычисления геометрии 3D-сцен далеко не линейный. Поэтому, теоретическая производительность К6-2, значительно превышающая скорость всех современных PII-процессоров, достигнута быть не может.
• Таким образом, чтобы от 3DNow! был хоть какой-то эффект, необходимо, чтобы приложение использовало те самые 21 инструкцию. Причем не как-нибудь, а с учетом конвейерной структуры этого модуля процессора.
AMD K6-2 3D Now!
• AMD вновь надеется сократить отрыв от Intel'а, на этот раз с помощью технологий высокого уровня и заточенных под процессор 3D драйверов. Названная "K6-2 3DNow!", эта серия процессоров должна разбить иллюзию, что пользователи должны покупать процессоры Intel Pentium II для достижения максимально возможного 3D быстродействия.
• Выйдя в 300 и 333Мгц версиях, линия K6-2 содержит некоторые улучшения, по сравнению с уже знакомой пользователям линии K6. Улучшенный сопроцессор, более высокие скорости работы ядра, поддержка 100Мгц кэша 2 уровня, и набор инструкций, известный как 3Dnow!, - вот качества, вознесшие K6-2 на вершину предлагаемых AMD процессоров.
• 3DNow!, говоря человеческим языком, - это улучшенный процесс вычислений, ускоряющий обсчитывание сцены для 3D графики. Cyrellis уже раньше упоминал, что одним из главных препятствий для ускорителей 3D графики является конфликт между медленным созданием сцены типичным процессором Intel/AMD и возможностями родного процессора 3D карты. Видеокарта должна дождаться, пока CPU завершит свою работу, и только тогда ее 3D-процессор будет в состоянии выжать требуемое нам количество кадров в секунду. 3DNow! обещает изменить такое положение вещей, проносясь сквозь генерацию сцены на максимальной скорости, тем самым значительно повышая производительность.
AMD K6-2 3D Now!
• Вот как это выглядит:
• Как вы видите, процессор загружен работой, даже если 3D-ускоритель берет на себя генерацию треугольников, как например это делает чипсет Voodoo2.
Технология 3DNow!
• Технология 3DNow!, предложенная AMD в своем новом процессоре K6-2 (кодовое имя было K6 3D), представляет собой развитие применяемой повсеместно технологии MMX. MMX - это дополнительные 57 инструкций процессора и 8 дополнительных регистров, которые призваны увеличить производительность мультимедийных приложений. Если программа использует эти возможности, то это вносит немалый вклад в скорость ее выполнения. MMX была введена в процессорах фирмы Intel, но к настоящему моменту все x86-процессоры, включая AMD, IDT и Cyrix, поддерживают ее. Однако, несмотря на повсеместную поддержку, MMX используется недостаточным числом приложений, поэтому преимущества от наличия поддержки MMX пока невелики.
• После внедрения MMX, инициатива по внедрению новых инструкций неожиданно перешла к AMD. Правда, в ответ на этот шаг, Intel анонсировал набор команд MMX2
, который появился в процессоре Katmai
. Дополнительная система команд от AMD, названная 3DNow! (кодовое имя было AMD-3D Technology), представляет собой набор инструкций для ускорения операций трехмерной графики. Этот набор включает, в частности, быстрое деление вещественных чисел, выполняемое за 3 такта процессора, и вычисление обратной величины к квадратному корню, выполняемое также за 3 такта. По мнению AMD, использование в 3D-играх технологии 3DNow! позволит 300-мегагерцовому K6-2 догнать по производительности Pentium II 400 МГц.
AMD K6-III
• Вслед за выходом очередного процессора от Intel, Pentium III, появилась новинка и от AMD - процессор K6-III. Этот процессор должен был позволить AMD подняться из ниши дешевых систем и начать конкуренцию с Intel на рынке более дорогих машин, подготавливая почву для нанесения решающего удара по позициям микропроцессорного гиганта блокбастером K7. Долгое ожидание, чтение спецификаций и первые впечатления от AMD K6-III давали все основания для того, чтобы надеяться на то, что позиции Intel пошатнутся. Но, традиционно, AMD выступает в роли догоняющего, а для победы в этом случае, согласно военной тактике, требуется немалое превосходство в силе. Но, тем не менее, новый раунд сражения AMD против Intel, Socket7 против Slot1, Давид против Голиафа, начался.
AMD K6-III
• Вот технические данные процессора AMD K6-III:
• Чип, производимый по технологии 0.25 мкм;
• Ядро CXT, представляющее собой обычное ядро K6-2 с возможностью пакетной записи;
• Работает в Socket-7-системных платах, но требует обновления BIOS;
• Кэш первого уровня - 64 Кбайта, по 32 Кбайта на код и данные;
• Имеет встроенный кэш второго уровня объемом 256 Кбайт;
• Кэш материнской платы работает как кэш третьего уровня;
• Напряжение питания 2.3-2.5В (есть разные партии);
• Набор из 21 SIMD-команды 3DNow! Имеется 2 конвейера, оперирующие с двумя парами вещественных чисел одинарной точности;
• Частоты - 350, 400, 450 и 475 МГц. Системная шина 100 МГц (для модели 475 МГц - 95 МГц). Возможна работа и на 66МГц системной шине;
• 3DNow! поддерживается в DirectX 6.0 и выше.
• Как видно из спецификации, AMD K6-III - это AMD K6-2 плюс 256 Кбайт кэша второго уровня, интегрированного в ядро и работающего на его частоте. Помня, какие чудеса производительности показывает Intel Celeron, от AMD K6-III ожидается также немалый прирост в быстродействии, тем более, что шина памяти - главное узкое место в системе, хоть она и работает на частоте 100 МГц. К тому же L2 кэш e К6-III имеет размер в два раза больший, чем у Celeron и в два раза более быстрый (хотя и вдвое меньший), чем у Pentium II. Не следует к тому же забывать и про кэш, установленный на материнской плате - он становится кэшем третьего уровня и добавляет еще несколько процентов производительности.
• Надо уделить внимание и еще одному факту, а именно буквам CXT в названии ядра. Это ядро появилось в процессорах K6-2 совсем недавно и отличается от предшествующего наличием функции пакетной записи в память Write Allocate. То есть, новое ядро позволяет передавать данные по шине не как придется, а по мере накопления 8-ми байтовыми пакетами, что дает небольшой выигрыш в производительности при передаче данных по 64-битной шине. Правда, новой эту функцию назвать нельзя, так как Write Allocate имеется и в интеловских процессорах еще со времен Pentium Pro.
• Что касается 3DNow!, то тут по сравнению K6-2 все осталось совсем без изменений. Однако, надо констатировать, что приложений использующих эту технологию на рынке не много, а поддержка 3DNow! в драйверах видеокарт и DirectX не дает практически ничего. Также как и в случае с SSE, для получения значимого прироста в быстродействии, необходимо использование SIMD-инструкций при расчете геометрии 3D-сцены, так как функции, оптимизированные в DirectX работают недостаточно быстро и не используются разработчиками.
• Отметим тот факт, что для поддержки новых K6-III подойдут и старые Socket7 системные платы, для которых есть BIOS с поддержкой ядра CXT и имеющие возможность выставления напряжения питания ядра 2.3-2.5В. Однако, если в руководстве к системной плате не указан способ выставления этих напряжений, отчаиваться рано. В большинстве случаев существуют недокументированные установки для такого напряжения питания.
AMD K7
• К7 - первый из семейства микропроцессоров х86 7-го поколения, в котором присутствуют конструктивные решения, до сих пор не применявшиеся в процессорах архитектуры х86 и сулящие выигрыш в быстродействии даже при одинаковых тактовых частотах. Наиболее впечатляющим из них является, конечно, 200-мегагерцовая системная шина, однако есть и другие, менее заметные на первый взгляд новшества, ставящие К7 выше процессоров 6-го поколения.
AMD K7
• Новая архитектура узла вычислений с плавающей точкой (fpu)
. К7 содержит 3 узла вычислений с плавающей точкой (fpu), любой из которых способен принимать на вход инструкции каждый такт работы процессора. При этом один узел предназначен исключительно для выполнения команды FSTORE! Назначение этого узла - обеспечивать обмен между регистрами и памятью в то время, как процессор выполняет другие инструкции. Такой подход, хотя и не повышает пиковую производительность, позволяет достичь более высокой средней производительности, что во многих случаях важнее. Остальные два fpu состоят из блока сложения (adder) и блока умножения (multiplier). Оба блока используют конвейеры (fully pipelined). Архитектура каждого fpu такова, что он может принимать на вход каждый такт одну инструкцию сложения и одну умножения, что дает пиковую производительность 1000MFLOPS при 500МГц. Ближайшим аналогом с точки зрения архитектуры является Pentium II, у которого также присутствуют adder и multiplier. Однако существуют два основных отличия. Во-первых, у PII только adder является полностью конвейеризованным (fully pipelined), multiplier же может принимать инструкцию на вход только каждый второй такт. Во-вторых, каждый узел fpu PII может принимать только одну инструкцию за такт, таким образом, пиковая производительность составляет 500MFLOPS при 500МГц. Вышесказанное ни в коем случае не является нападками на достойную архитектуру семейства Р6, которое до сих пор остается единственным семейством процессоров с конвейерным fpu. Да, чуть не забыл... Rise mP6, возможно, будет иметь архитектуру fpu, похожую на ту, что используется в К7 (как во всем, что связано с компанией Rise, здесь полно тумана, но компания уверенно заявляет, что fpu их процессора способен выполнять 2 инструкции х87 за такт), однако максимальная тактовая частота в 200МГц не позволяет этому процессору претендовать на место не только в "высшем обществе", но даже и в "среднем классе", поэтому сравнивать mP6 с К7 некорректно.
• Огромный кэш L1
. Если помните, Pentium MMX-166 показывал такую же производительность на приложениях, не использующих инструкции ММХ, как и классический Pentium-200. В чем причина? А причина в том, что чип ММХ имел в 2 раза больше кэша L1 (32К против 16К). Это также объясняет, почему К6-200 приблизительно равен по производительности Pentium MMX-233 - он имеет 64К кэша. К чему это я? К тому, что в К7 кэш L1 увеличился еще в 2 раза - до 128К. Это еще не гарантирует эффективного роста производительности процессора с увеличением тактовой частоты, но, по крайней мере, устраняет опасность простоя, из-за обмена с памятью.
• Модернизируемый кэш L2
. У К7 кэш L2 будет размещен, по примеру PII, в картридже, а не интегрирован в кристалл, как у К6-3. Результатом этого является возможность "модернизации" кэша. Первоначально его частота будет составлять 1/3 частоты процессора. В дальнейшем планируется выпуск версий с кэшем L2, работающим на частоте процессора, и, возможно, на половинной частоте. То же и с размером. К7 может нести кэш L2 размером от 512К в "нижних" моделях до 8МВ в серверных моделях "high-end" (впечатляюще, Xeon на сегодня имеет до 2МВ, но цена...).
AMD Duron 650
• В то время, когда популярность Socket 7 платформ находилась на самом пике, и оба крупнейших микропроцессорных производителя и Intel, и AMD делали процессоры под этот разъем, мы привыкли к тому что AMD предлагала менее производительные, но и более дешевые решения. Однако, год назад это положение коренным образом изменилось. Анонсировав Athlon, который архитектурно превосходит Intel Pentium III, AMD удалось на какое-то время захватить лидерство в производительности процессоров. И хотя Intel впоследствии удалось усовершенствовать ядро своих процессоров, в которое был добавлен встроенный кеш второго уровня, AMD прочно обосновалась на рынке скоростных CPU, где и по сей день продолжает укреплять свои позиции.
• В настоящий момент AMD применяет против Intel два средства. Первое - агрессивная ценовая политика, в результате которой процессоры Athlon оказались намного дешевле своих соперников, Intel Pentium III, работающих на аналогичной частоте. И второе - благодаря своей архитектуре AMD удается повышать частоту своих процессоров несколько легче, чем Intel. В результате, на настоящий момент, например, AMD уже серийно продает свои гигагерцовые CPU.
• Однако, есть у AMD и проблемы. Самая большая головная боль с Athlon - это кеш второго уровня, выполненный в виде микросхем SRAM, которые до недавнего времени располагались на процессорной плате и производились сторонними производителями. Младшие модели Athlon имели L2-кеш, работающий на половинной частоте ядра процессора, однако по мере роста частот производители SRAM не поспевали за AMD и не могли обеспечить поставки микросхем кеша, работающих на 1/2 частоты процессора. В результате, начиная с частоты 750 МГц Athlon стал снабжаться кеш-памятью, работающей на 2/5 частоты процессора, а начиная с частоты 900 МГц - и вовсе работающей на 1/3 частоты. Таким образом, получилась парадоксальная ситуация, когда самый быстрый L2-кеш оказался у 700-мегагерцового Athlon. AMD же, естественно, такая ситуация устроить не могла, так как медленная кеш-память второго уровня начала сдерживать рост производительности процессоров.
• Поэтому, решение наконец-то переместить L2-кеш AMD Athlon с внешней процессорной платы внутрь ядра выглядит вполне логично. Тем более, что оба завода AMD и в Остине и в Дрездене успешно освоили технологию 0.18 мкм, что позволило при переходе со старой 0.25 мкм технологии уменьшить площадь ядра Athlon на 82 кв.мм.
• В результате, линейка AMD Athlon получила продолжение в лице процессоров на ядре Thunderbird, имеющих кеш первого уровня размером 128Кбайт и 256-килобайтный интегрированный в ядро кеш второго уровня, работающий на полной частоте CPU. Это семейство новых AMD Athlon с частотой 750 МГц и выше было анонсировано более двух недель назад.
• Однако, этим AMD не ограничилась. Еще год назад при представлении Athlon компания заявила о намерении производства различных модификаций своего CPU, рассчитанных на различные сектора рынка. И вот, наконец, теперь она начала осуществлять свои планы, представив и семейство процессоров AMD Duron ориентированное на low-end сектор и являющееся прямым конкурентом Intel Celeron.
AMD Duron 650
• Итак, посмотрим, что же представляют из себя процессоры Duron с точки зрения их основных характеристик:
• Чип, производимый по технологии 0.18 мкм с использованием медных соединений
• Ядро Spitfire, основанное на архитектуре Athlon. Содержит 25 млн. транзисторов и имеет площадь 100 кв.мм
• Работает в специальных материнских платах с 462-контактным процессорным разъемом Socket A
• Использует высокопроизводительную 100 МГц DDR системную шину EV6
• Кеш первого уровня 128 Кбайт - по 64 Кбайта на код и на данные
• Интегрированный кеш второго уровня 64 Кбайта. Работает на полной частоте ядра
• Напряжение питания - 1.5В
• Набор SIMD-инструкций 3DNow!
• Выпускаются версии с частотами 600, 650, 700 МГц
AMD Duron 650
• Итак, с точки зрения архитектуры, Duron ничем не отличается от обычного Athlon, кроме встроенного в ядро 64-Кбайтного кеша второго уровня. Если же сравнить Duron с новыми Athlon на ядре Thunderbird, то различия между ними будут заключаться в размере интегрированного L2 кеша (у Thunderbird он 256 Кбайт против 64 Кбайт у Duron) и в частотах (Thunderbird выпускаются с частотами начиная с 750МГц, а Duron - с частотами до 700 МГц). В остальном же, архитектурно и старые и новые Athlon и Duron ничем не отличаются. При этом, все же необходимо иметь в виду, что все же новые процессоры Duron и Thunderbird имеют обновленное и технологически усовершенствованное ядро, выпускаемое по технологии 0.18 мкм. В результате, например, даже получается, что ядро Duron с встроенным L2-кешем по площади даже меньше, чем ядро K75 (0.18 мкм Athlon).
AMD Duron 650
• И отдельно хочется коснуться нового форм-фактора и процессорного разъема, который теперь использует AMD для своих CPU. Поскольку микросхем SRAM, используемых для внешнего L2-кеша у новых процессоров Duron и Thunderbird теперь нет, AMD вслед за Intel вновь обратила внимание на процессорный разъем типа socket. Это не только более выгодно из экономических соображений (нет необходимости в процессорной плате, картридже и т.п.), но и более рационально с точки зрения организации лучшего охлаждения. В качестве такого разъема AMD решила использовать 462-контактный Socket A, который по своим размерам, да и по внешнему виду похож как на Socket 7, так и на Socket 370. Поэтому, с Socket A процессорами AMD можно использовать старые Socket 7 и Socket 370 кулеры. Единственное, не следует при этом забывать, что тепловыделение Duron несколько превосходит количество тепла, отдаваемое Celeron, поэтому они нуждаются в несколько лучшем охлаждении. Например, Duron 650 выделяет тепла примерно столько же, сколько и Intel Pentium III 733.
AMD Duron 650
• У AMD Duron с системной шиной все в порядке. Поскольку этот процессор, как и остальные из семейства Athlon использует 100-мегагерцовую DDR шину EV6, пропускная способность этого звена оказывается 1,6 Гбайт/с. Кеш первого уровня Duron со времен выпуска первых Athlon не претерпел никаких изменений - его размер составляет 128 Кбайт. Кеш первого уровня Duron делится на две части - для кеширования данных и для кеширования инструкций.
• Что же касается кеша второго уровня, то тут нас ждет небольшой сюрприз. Нетрудно заметить, что у Duron он в два раза меньше чем L1 кеш. Зачам он тогда нужен? Ответ на этот вопрос кроется в алгоритме работы L2 кеша Duron и, кстати, Thunderbird. Кеш второго уровня этих процессоров является эксклюзивным, что означает, что данные, хранящиеся в L1 кеше в нем не дублируются. Такой метод работы L2 кеша реализован пока только в новых процессорах AMD, все же интеловские процессоры имеют обычный inclusive L2 кеш, данные из L1 кеша в котором дублируются. Поэтому общий объем эффективной кеш-памяти у AMD Duron составляет 128+64=192 Кбайта, в то время как у Celeron он всего 128 Кбайт (32 Кбайта L2 кеша занято копией данных, имеющихся в L1 кеше).
• Чтобы проиллюстрировать все вышесказанное приведу графики, показывающие скорость записи в память блоков данных различного размера для процессоров AMD Duron 650:
AMD Duron 650
• Процессор AMD Duron удался. Это можно сказать определенно. Его производительность находится на достаточно высоком уровне, чтобы не только обогнать конкурирующий Intel Celeron, но и вообще не оставить ему никаких шансов в штатном режиме. Производительность AMD Duron 650 всего на несколько процентов меньше скорости AMD Athlon 650 и примерно соответствует производительности Intel Pentium III 600EB. Таким образом, выход Duron, если Intel не предпримет никаких действий для улучшения производительности своего low-end процессора, означает смерть Celeron.
AMD Athlon
• Если подойти к архитектуре AMD Athlon поверхностно, то основные его параметры можно обрисовать следующим образом:
• Чип, производимый по технологии 0.25 мкм
• Ядро нового поколения с кодовым именем Argon, содержащее 22 млн. транзисторов
• Работает в специальных материнских платах с процессорным разъемом Slot A
• Использует высокопроизводительную системную шину Alpha EV6, лицензированную у DEC
• Кеш первого уровня 128 Кбайт - по 64 Кбайта на код и на данные
• Кеш второго уровня 512 Кбайт. Расположен вне процессорного ядра, но в процессорном картридже. Работает на половинной частоте ядра
• Напряжение питания - 1.6В
• Набор SIMD-инструкций 3DNow!, расширенный дополнительными командами. Всего 45 команд
• Выпускаются версии с частотами 500, 550, 600 и 650 МГц. Версия с частотой 700 МГц появится в ближайшее время
AMD Athlon
• Однако таким простым процессор AMD Athlon кажется только лишь на первый взгляд. На самом же деле за этими несколькими строками скрываются многочисленные архитектурные инновации, которые мы рассмотрим позднее. Однако и простые характеристики AMD Athlon впечатляют. Например, как нетрудно заметить, Athlon превосходит Intel не только по максимальной тактовой частоте (у Intel Pentium III она 600 МГц, да и к тому же при этом он работает на повышенном до 2.05В напряжении ядра), но и по размеру кеша первого уровня, который у Intel Pentium III всего 32 Кбайта.
AMD Athlon
• Перейдем же к более подробному рассмотрению архитектуры AMD Athlon.
• Системная шина
• Прежде чем углубляться в сам процессор, посмотрим, чем же отличается системная шина EV6, примененная AMD, от привычной интеловской GTL+. Внешнее сходство бывает обманчиво. Хотя процессорный разъем Slot A на системных платах для процессора AMD Athlon выглядит также как и Slot 1, перевернутый на 180 градусов, шинные протоколы и назначения контактов у Intel Pentium III и AMD Athlon совершенно различны. Более того, различно даже число задействованных сигналов - Athlon использует примерно половину из 242 контактов, в то время как Pentium III всего четверть. Внешняя похожесть вызвана тем, что AMD просто хотела облегчить жизнь производителям системных плат, которым не придется покупать особенные разъемы для установки на Slot A системные платы. Только и всего.
• На самом же деле, хоть EV6 и работает на частоте 100 МГц, передача данных по ней, в отличие от GTL+ ведется на обоих фронтах сигнала, потому фактическая частота передачи данных составляет 200 МГц. Если учесть тот факт, что ширина шины EV6 - 72 бита, 8 из которых используется под ECC (контрольную сумму), то получаем скорость передачи данных 64бита х 200 МГц = 1,6 Гбайт/с. Напомню, что пропускная способность GTL+, работающей на 100 МГц в два раза меньше - 800 Мбайт/с. Повышение частоты GTL+ до 133 МГц дает увеличение пропускной способности при этом только до 1,06 Гбайт/с. Казалось бы, как в случае с GTL+, так и с EV6 получаются внушительные значения пропускной способности. Однако, только современная PC100 память может отожрать от нее до 800 Мбайт/с, а AGP, работающий в режиме 2x - до 528 Мбайт/с. Не говоря уже о PCI и всякой другой мелочевке. Получается, что GTL+ уже сейчас может не справляться с передаваемыми объемами данных. У EV6 же в этом случае все в порядке, потому эта шина более перспективна.
• При этом, как частота GTL+ может быть увеличена со 100 до 133 МГц, планируется, что и частота EV6 также впоследствии достигнет значения 133 (266), а затем и 200 (400) МГц. Однако планы эти могут и не осуществиться - реализовать работу на материнской плате EV6, требующую большего количества контактных дорожек, несколько сложнее, особенно на больших частотах. Хотя если у AMD все получится, пропускная способность системной шины может достичь 2.1 и 3.2 Гбайта/с соответственно, что позволит беспрепятственно применять в Athlon-системах, например, высокопроизводительную 266-мегагерцовую DDR SDRAM.
• Кеш
• Прежде чем переходить непосредственно к функционированию AMD Athlon, хочется затронуть тему L1 и L2 кешей.
• Что

касается кеша L1 в AMD Athlon, то его размер 128 Кбайт превосходит размер L1 кеша в Intel Pentium III аж в 4 раза, не только подкрепляя высокую производительность Athlon, но и обеспечивая его эффективную работу на высоких частотах. В частности, одна из проблем используемой Intel архитектуры Katmai, которая, похоже, уже не позволяет наращивать быстродействие простым увеличением тактовой частоты, как раз заключается в малом объеме L1 кеша, который начинает захлебываться при частотах, приближающихся к гигагерцу. AMD Athlon лишен этого недостатка.
• Что же касается кеша L2, то и тут AMD оказалось на высоте. Во-первых, интегрированный в ядро tag для L2-кеша поддерживает его размеры от 512 Кбайт до 16 Мбайт. Pentium III, как известно, имеет внешнюю Tag-RAM, подерживающую только 512-килобайтный кеш второго уровня. К тому же, Athlon может использовать различные делители для скорости L2-кеша: 1:1, 1:2, 2:3 и 1:3. Такое разнообразие делителей позволяет AMD не зависеть от поставщиков SRAM определенной скорости, особенно при выпуске более быстрых моделей.
• Благодаря возможности варьировать размеры и скорости кеша второго уровня AMD собирается выпускать четыре семейства процессоров Athlon, ориентированных на разные рынки.
AMD Athlon
AMD Athlon XP 1800+ (1533 MHz)
• Вот мы и дождались. Дождались процессора, который нам обещали довольно длительное время. А именно - десктопного варианта процессора AMD Athlon, построенного на новом ядре Palomino.
• На самом деле, само ядро присутствовало на рынке уже достаточно давно, но политика компании AMD по выпуску процессоров на его основе выглядела несколько оригинальной. Привычной уже стала схема, при которой на новом ядре выпускается сначала высокоуровневый процессор, спустя какое-то время выходит его несколько урезанный тем или иным образом бюджетный вариант, а затем появляется мобильный. Все логично и понятно, сначала снимается максимально возможное количество сливок с high-end сегмента рынка, а затем новинка продвигается в массы.
AMD Athlon XP 1800+ (1533 MHz)
AMD Athlon XP 1800+ (1533 MHz)
• В случае же с Palomino все произошло несколько иначе, если не сказать "с точностью до наоборот". AMD начала, что называется, с конца цепочки. Сначала увидел свет мобильный вариант Palomino - Athlon 4, затем AMD Athlon MP, рассчитанный на работу в двухпроцессорных системах. Ладно, пока что ситуация забавная, но не экстраординарная. А вот затем AMD делает очень оригинальный шаг - вопреки всем ожиданиям, на рынок выходит не десктопный Palomino, а AMD Duron, основанный на ядре Morgan. Т.е., low-end процессор! Причем выходит без особой помпы, тихо и незаметно. Изначально вообще было не ясно, а Palomino ли это? Как оказалось - таки да, Palomino, только называется Morgan и кэш у него поменьше.
• И лишь после этого на сцене появляется настольный Palomino, переименованный к этому времени в Athlon XP (реверанс в сторону Microsoft?), получивший вместо привычной керамической одежки пластиковую (OPGA, Organic Pin Grid Array) и… реанимированный Pentium Rating.
• Если упаковка нового процессора в пластиковый конструктив шаг вполне логичный и обоснованный (керамический корпус гораздо дороже), то возвращение PR, пусть и несколько изменившегося - достаточно спорное решение.
ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА ПК
• Периферийные устройства персонального компьютера подключаются к его интерфейсам и предназначены для выполнения вспомогательных операций. Благодаря им компьютерная система приобретает гибкость и универсальность.
• По назначению периферийные устройства можно подразделить на:
• устройства ввода данных;
• устройства вывода данных;
• устройства хранения данных;
• устройства обмена данными.
Устройства ввода графических данных
• Для ввода графической информации используют сканеры, графические планшеты (дигитайзеры) и цифровые фотокамеры. Интересно отметить, что с помощью сканеров можно вводить и знаковую информацию. В этом случае исходный материал вводится в графическом виде, после чего обрабатывается специальными программными средствами (программами распознавания образов).
• Планшетные сканеры
• Планшетные сканеры предназначены для ввода графической информации с прозрачного или непрозрачного листового материала. Принцип действия этих устройств состоит в том, что луч света, отраженный от поверхности материала (или прошедший сквозь прозрачный материал), фиксируется специальными элементами, называемыми приборами с зарядовой связью (ПЗС). Обычно элементы ПЗС конструктивно оформляют в виде линейки, располагаемой по ширине исходного материала. Перемещение линейки относительно листа бумаги выполняется механическим протягиванием линейки при неподвижной установке листа или протягиванием листа при неподвижной установке линейки.
• Основными потребительскими параметрами планшетных сканеров являются:
• разрешающая способность;
• производительность;
• динамический диапазон;
• максимальный размер сканируемого материала.
• Разрешающая способность планшетного сканера зависит от плотности размещения приборов ПЗС на линейке, а также от точности механического позиционирования линейки при сканировании. Типичный показатель для офисного применения: 600-1200dpi (dpi — dots per inch — количество точек на дюйм). Для профессионального применения характерны показатели 1200-3000dpi.
• Производительность сканера определяется продолжительностью сканирования листа бумаги стандартного формата и зависит как от совершенства механической части устройства, так и от типа интерфейса, использованного для сопряжения с компьютером.
• Динамический диапазон определяется логарифмом отношения яркости наиболее светлых участков изображения к яркости наиболее темных участков. Типовой показатель для сканеров офисного применения составляет 1,8-2,0, а для сканеров профессионального применения — от 2,5 (для непрозрачных материалов) до 3,5 (для прозрачных материалов).
Устройства вывода данных
• В качестве устройств вывода данных, дополнительных к монитору, используют печатающие устройства (принтеры), позволяющие получать копии документов на бумаге или прозрачном носителе. По принципу действия различают матричные, лазерные, светодиодные и струйные принтеры.
• Лазерные принтеры
• Лазерные принтеры обеспечивают высокое качество печати, не уступающее, а во многих случаях и превосходящее полиграфическое. Они отличаются также высокой скоростью печати, которая измеряется в страницах в минуту (ррm —page per minute). Как и в матричных принтерах, итоговое изображение формируется из отдельных точек.
• Принцип действия лазерных принтеров следующий:
• в соответствии с поступающими данными лазерная головка испускает световые импульсы, которые отражаются от зеркала и попадают на поверхность светочувствительного барабана;
• горизонтальная развертка изображения выполняется вращением зеркала;
• участки поверхности светочувствительного барабана, получившие световой импульс, приобретают статический заряд;
• барабан при вращении проходит через контейнер, наполненный красящим составом (тонером), и тонер закрепляется на участках, имеющих статический заряд;
• при дальнейшем вращении барабана происходит контакт его поверхности с бумажным листом, в результате чего происходит перенос тонера на бумагу;
• лист бумаги с нанесенным на него тонером протягивается через нагревательный элемент, в результате чего частицы тонера спекаются и закрепляются на бумаге.
• К основным параметрам лазерных принтеров относятся:
• разрешающая способность, dpi (dots per inch — точек на дюйм);
• производительность (страниц в минуту);
• формат используемой бумаги;
• объем собственной оперативной памяти.
• При выборе лазерного принтера необходимо также учитывать параметр стоимости оттиска, то есть стоимость расходных материалов для получения одного печатного листа стандартного формата А4. К расходным материалам относится тонер и барабан, который после печати определенного количества оттисков утрачивает свои свойства. В качестве единицы измерения используют цент на страницу (имеются в виду центы США). В настоящее время теоретический предел по этому показателю составляет порядка 1,0-1,5. На практике лазерные принтеры массового применения обеспечивают значения от 2,0 до 6,0.
• Основное преимущество лазерных принтеров заключается в возможности получения высококачественных отпечатков. Модели среднего класса обеспечивают разрешение печати до 600dpi, а профессиональные модели — до 1200dpi.
Устройства обмена данными
• Модем
• Устройство, предназначенное для обмена информацией между удаленными компьютерами по каналам связи, принято называть модемом (МОдулятор + ДЕМодулятор). При этом под каналом связи понимают физические линии (проводные, оптоволоконные, кабельные, радиочастотные), способ их использования (коммутируемые и выделенные) и способ передачи данных (цифровые или аналоговые сигналы). В зависимости от типа канала связи устройства приема-передачи подразделяют на радиомодемы, кабельные модемы и прочие. Наиболее широкое применение нашли модемы, ориентированные на подключение к коммутируемым телефонным каналам связи.
• Цифровые данные, поступающие в модем из компьютера, преобразуются в нем путем модуляции (по амплитуде, частоте, фазе) в соответствии с избранным стандартом (протоколом) и направляются в телефонную линию. Модем-приемник, понимающий данный протокол, осуществляет обратное преобразование (демодуляцию) и пересылает восстановленные цифровые данные в свой компьютер. Таким образом обеспечивается удаленная связь между компьютерами и обмен данными между ними.
• К основным потребительским параметрам модемов относятся:
• производительность (бит/с);
• поддерживаемые протоколы связи и коррекции ошибок;
• шинный интерфейс, если модем внутренний (ISA или РСГ).
• От производительности модема зависит объем данных, передаваемых в единицу времени. От поддерживаемых протоколов зависит эффективность взаимодействия данного модема с сопредельными модемами (вероятность того, что они вступят во взаимодействие друг с другом при оптимальных настройках). От шинного интерфейса в настоящее время пока зависит только простота установки и настройки модема (в дальнейшем при общем совершенствовании каналов связи шинный интерфейс начнет оказывать влияние и на производительность).
«Компьютерные вирусы и борьба с ними»
История и современность
Введение
• Мы живем на стыке двух тысячелетий, когда человечество вступило в эпоху новой научно-технической революции.
• К концу двадцатого века люди овладели многими тайнами превращения вещества и энергии и сумели использовать эти знания для улучшения своей жизни. Но кроме вещества и энергии в жизни человека огромную роль играет еще одна составляющая - информация. Это самые разнообразные сведения, сообщения, известия, знания, умения.
• В середине нашего столетия появились специальные устройства - компьютеры, ориентированные на хранение и преобразование информации и произошла компьютерная революция.
• Сегодня массовое применение персональных компьютеров, к сожалению, оказалось связанным с появлением самовоспроизводящихся программ-вирусов, препятствующих нормальной работе компьютера, разрушающих файловую структуру дисков и наносящих ущерб хранимой в компьютере информации.
• Несмотря на принятые во многих странах законы о борьбе с компьютерными преступлениями и разработку специальных программных средств защиты от вирусов, количество новых программных вирусов постоянно растет. Это требует от пользователя персонального компьютера знаний о природе вирусов, способах заражения вирусами и защиты от них.
История возникновения компьютерных вирусов.
• Мнений по поводу рождения первого компьютерного вируса очень много. Нам допод­линно известно только одно: на машине Чарльза Бэббиджа, считающегося изобретате­лем первого компьютера, вирусов не было, а на Univax 1108 и IBM 360/370 в середине 1970-х годов они уже были.
• Несмотря на это, сама идея компьютерных вирусов появилась значительно раньше. Отправной точкой можно считать труды Джона фон Неймана по изучению самовос­производящихся математических автоматов, которые стали известны в 1940-х годах. В 1951 г. этот знаменитый ученый предложил метод, который демонстрировал возмож­ность создания таких автоматов. Позднее, в 1959 г. журнал "Scientific American" опуб­ликовал статью Л.С. Пенроуза, которая также была посвящена самовоспроизводя­щимся механическим структурам. В отличие от ранее известных работ, здесь была опи­сана простейшая двумерная модель подобных структур, способных к активации, раз­множе­нию, мутациям, захвату. Позднее, по следам этой статьи другой ученый Ф.Ж. Шталь реализовал модель на практике с помощью машинного кода на IBM 650.
• Необходимо отметить, что с самого начала эти исследования были направлены отнюдь не на создание теоретической основы для будущего развития компьютерных вирусов. Наоборот, ученые стремились усовершенствовать мир, сделать его более приспособ­ленным для жизни человека. Ведь именно эти труды легли в основу многих более поздних работ по робототехнике и искусственному интеллекту. И в том, что после­дующие поколения злоупотребили плодами технического прогресса, нет вины этих замечательных ученых.
• В 1962 г. инженеры из американской компании Bell Telephone Laboratories - В.А. Вы­сотский, Г.Д. Макилрой и Роберт Моррис - создали игру "Дарвин". Игра предпола­гала присутствие в памяти вычислительной машины так называемого супервизора, оп­реде­лявшего правила и порядок борьбы между собой программ-соперников, создавав­шихся игроками. Программы имели функции исследования пространства, размноже­ния и уничтожения. Смысл игры заключался в удалении всех копий программы про­тивника и захвате поля битвы.
• На этом теоретические исследования ученых и безобидные упражнения инженеров ушли в тень, и совсем скоро мир узнал, что теория саморазмножающихся структур с не меньшим успехом может быть применена и в несколько иных целях.
Компьютерные вирусы.
Свойства компьютерных вирусов
Свойства компьютерных вирусов
• Вирус – едва ли не главный враг компьютера. Крохотные зловредные программки могут в одночасье испортить плоды вашего многомесячного труда, уничтожить текстовые файлы и электронные таблицы, а то и вообще испортить файловую систему на жёстком диске…
• К сожалению, некоторые авторитетные издания время от времени публикуют «самые свежие новости с компьютерных фронтов», которые при ближайшем рассмотрении оказываются следствием не вполне ясного понимания предмета.
• Прежде всего, вирус - это программа. Вирус может перевернуть изображение на вашем мониторе, но не может перевернуть сам монитор. К легендам о вирусах-убийцах, «уничтожающих операторов посредством вывода на экран смертельной цветовой гаммы 25-м кадром» также не стоит относиться серьезно.
• Ведут себя компьютерные вирусы точно так же, как вирусы живые: они прячут свой код в теле «здоровой» программы и при каждом её запуске активируются и начинают бурно «размножаться», бесконтрольно распространяясь по всему компьютеру.
Свойства компьютерных вирусов
• Это – одна сторона деятельности вируса. Не самая страшная, кстати. Если бы вирус просто размножался, не мешая работе программ, то с ним, наверное, не стоило бы и связываться. Тем более, что значительное число существующих вирусов принадлежит именно к этой, относительно безвредной категории.
• Но, помимо размножения, у вируса есть ещё и другое «хобби» - разрушать и пакостить. Степень «пакостности» вируса может быть разная – одни ограничиваются тем, что выводят на экран навязчивую картинку, мешающую вашей работе, другие, особо не раздумывая, полностью уничтожают данные на жёстком диске.
• К счастью, такие «жестокие» вирусы встречаются нечасто. Во всяком случае, лично я столкнулся с такой заразой только однажды. Но, может быть, мне просто повезло?
• В любом случае, реальный вред от вирусов сегодня куда больше, чем, скажем, от нашумевшей на весь мир «ошибки 2000 года». Жаль только, что в отличие от этого «мыльного пузыря» вирусы не испытывают желания враз покинуть наш грешный мир с приходом нового тысячелетия. И нет надежды справиться с ними окончательно в какие-то обозримые сроки – ибо таланту авторов антивирусных программ противостоит извращённая фантазия компьютерных графоманов.
Свойства компьютерных вирусов
• Ведь написать вирус – задача не сильно сложная. Студенческих мозгов и умения, во всяком случае, на это хватает. А если ещё и студент талантливый попадётся – будет созданная им «зараза» гулять по миру в течение долгих лет.
• Вообще-то век вируса недолог. Антивирусные программы, в отличие от него, бедолаги, умнеют не по дням, а по часам. И вирус, ещё вчера казавшийся неуловимым, сегодня моментально удаляется и обезвреживается. Потому и трудно найти сегодня вирусы, чей возраст превышает год-два – остальные уже давно сохранились лишь в коллекциях.
• Сегодня науке известно около 100 тысяч компьютерных вирусов – маленьких вредоносных программок, следующих в своей жизни только трём заповедям – Плодиться, Прятаться и Портить.
• Как и обычные вирусы, вирусы компьютерные – паразиты, для размножения им нужен «носитель»-хозяин, здоровая программа или документ, в тело которой они прячут участки своего программного кода. Сам вирус невелик – его размер редко измеряется килобайтами. Однако натворить эта «кроха» может немало. В тот момент, когда вы, ничего не подозревая, запускаете на своём компьютере заражённую программу или открываете документ, вирус активизируется и заставляет компьютер следовать не вашим, а его, вируса, инструкциям. И – прости прощай, ваша любимая информация! Быть ей удалённой, причём чаще всего – безвозвратно. Мало того, современные вирусы исхитряются портить не только программы, но и «железо». Например, вчистую уничтожают содержимое BIOS материнской платы или калечат жёсткий диск.
• А стоит за всем этим… простое человеческое тщеславие, глупость и инстинктивная тяга к разрушению. Мы умиляемся, видя сосредоточенно изничтожающего песчаный замок или старый журнал ребёнка, - а позднее такие вот подросшие, но так и не выросшие дети калечат наши компьютеры.
• …А началась эта история ни много ни мало – лет тридцать назад. Именно тогда, в конце 60-х, когда о «персоналках» можно было прочитать лишь в фантастических романах, в нескольких «больших» компьютерах, располагавшихся в крупных исследовательских центрах США, обнаружились очень необычные программы. В отличие от программ нормальных, послушно ходивших «по струнке» и выполнявших все распоряжения человека, эти гуляли сами по себе. Занимались в недрах компьютера какими-то понятными только им делами, по ходу дела сильно замедляя работу компьютера. Хорошо хоть, что ничего при этом не портили и не размножались.
• Однако продлилось это недолго. Уже в 70-х годах были зарегистрированы первые настоящие вирусы, способные к размножению и даже получившие свои собственные имена: большой компьютер Univac 1108 «заболел» вирусом Pervading Animal
, а на компьютерах из славного семейства IBM-360/370 поселился вирус Christmas tree
.
• К 1980-м годам число активных вирусов измерялось уже сотнями. А появление и распространение персональных компьютеров породило настоящую эпидемию – счёт вирусов пошёл на тысячи. Правда, термин «компьютерный вирус» появился только в 1984 году: впервые его использовал в своём докладе на конференции по информационной безопасности сотрудник Лехайского Университета США Ф. Коэн.
• Первые «персоналочные» вирусы были существами простыми и неприхотливыми – особо от пользователей не скрывались, «скрашивали» своё разрушительное действие (удаление файлов, разрушение логической структуры диска) выводимыми на экран картинками и каверзными «шутками»: «Назовите точную высоту горы Килиманджаро в миллиметрах! При введении неправильного ответа все данные на вашем винчестере будут уничтожены!!!». Выявить такие вирусы было нетрудно: они «приклеивались» к исполняемым (*.com или *.exe) файлам, изменяя их оригинальные размеры, - чем и пользовались первые антивирусы, успешно выявлявшие нахалов.
Свойства компьютерных вирусов
• Позднее вирусы стали хитрее – они научились маскироваться, запрятывая свой программный код в таких потаённых уголках, до которых, как им казалось, ни один антивирус добраться не мог. Поначалу – действительно, не добирались. Потому и назывались такие вирусы «невидимками» (stealth).
• Казалось, фантазия вирусописателей наконец-то истощилась. И когда против stealth-вирусов было наконец-то найдено «противоядие», компьютерный народ вздохнул с облегчением. А всё ещё только начиналось…
Классификация вирусов
• Вирусы-программы (
W
32)
• Со временем вирусы, прятавшие свой код в теле других программ, сдали свои позиции. Во многом это произошло из-за того, что размеры самих вирусов стали больше – а спрятать код размером в сотни килобайт не так-то просто. Да и сами программы и операционные системы резко поумнели, научившись проверять целостность собственных файлов.
• В итоге произошло то, что и должно было случиться – «исполняемые» вирусы перестали маскироваться, представ перед публикой в «чистом» виде. Вирус превратился в абсолютно отдельную, независимую программу, не нуждающуюся в «хозяине-переносчике». Однако сразу же перед вирусописателями встал другой вопрос – а как заставить пользователей скачать и запустить у себя на машине этот самый вирус?
• «Программные» вирусы, написанные для операционной системы Windows, решили эту проблему, маскируясь под разные «полезные» утилиты – например, под «ломалки» для условно-бесплатных программ или мультимедийные презентации. Другой излюбленный приём распространителей заразы – наряжать свои детища в «одежду» обновлений для операционной системы или даже… антивирусной программы! Увы, до сих пор многие пользователи, не задумываясь, запускают неизвестные программы, пришедшие в виде вложений в электронные письма якобы от Microsoft или «Лаборатории Касперского» - а ведь это самый верный путь поселить на свой компьютер вирус!
• Большинство вирусов люди запускают на своём компьютере самостоятельно! – увы, несмотря на все усилия борцов с вирусами, некие стереотипы человеческой психологии оказываются непреодолимыми…
• В 1995-1999 гг. на просторах Интернета весело развивалась добрая сотня «Windows-совместимых» вирусов. Эти милые зверушки, понятно, развились не просто так… Только за период лета 1998 – лета 1999 г. Мир пережил несколько поистине разрушительных вирусных атак: в результате деятельности вируса Win
95.
CIH
, поражающего BIOS системной платы, из строя были выведены около миллиона компьютеров во всех странах мира.
Классификация вирусов
• А совсем недавно, в середине 2003г., Сеть оказалась поражена новым «червем» SoBig
, распространявшимся в виде вложения в электронные письма. Несмотря на то, что о вредоносных «вложениях» уже давно трубила вся пресса, люди запускали файл-вирус без малейших опасений. И вот результат: по данным аналитиков, в начале 2003 г. каждое 17-е письмо содержало в себе начинку в виде SoBig
!
• Впрочем, некоторые вирусы способны атаковать ваш компьютер даже в том случае, если его «тело» физически находится в другом месте. Например, один из самых «модных» вирусов 2003 г. – Blaster
–
был способен атаковать все компьютеры в локальной сети с одной-единственной машины! Сканируя локальную сеть, программа обнаруживала бреши в защите каждого компьютера, и самостоятельно пропихивала в эту «дырочку» вредоносный код.
• Для борьбы с W32-вирусами одной антивирусной программы, увы, недостаточно – главным условием вашей безопасности является обязательная и регулярная загрузка обновлений к Windows. А именно – файлов-«заплаток», предназначенных для закрытия уже обнаруженных «дыр» в системе защите операционной системы.
• Для получения новых «заплаток» вам необходимо навестить центр обновления Windows – сайт Windows Update (http
://
windowsupdate
.
microsoft
.
com
). При этом совершенно не обязательно набирать этот адрес в строке браузера вручную – достаточно зайти в меню Сервис программы Internet Explorer и выбрать пункт Windows Update.
Загрузочные вирусы
• Известные на текущий момент загрузочные вирусы заражают загрузочный (boot) сектор гибкого диска и boot-сектор или Master Boot Record (MBR) винчестера. Принцип действия загрузочных вирусов основан на алгоритмах запуска операционной системы при включении или перезагрузке компьютера — после необходимых тестов установленного оборудования (памяти, дисков и т.д.) программа системной загрузки считывает первый физический сектор загрузочного диска (A:, C: или CD-ROM в зависимости от параметров, установленных в BIOS Setup) и передает на него управление.
• При заражении дисков загрузочные вирусы «подставляют» свой код вместо какой-либо программы, получающей управление при загрузке системы. Принцип заражения, таким образом, одинаков во всех описанных выше способах: вирус «заставляет» систему при ее перезапуске отдать управление не оригинальному коду загрузчика, а коду вируса.
• Заражение дискет производится единственным известным способом — вирус записывает свой код вместо оригинального кода boot-сектора дискеты. Винчестер заражается тремя возможными способами — вирус записывается либо вместо кода MBR, либо вместо кода boot-сектора загрузочного диска (обычно диска C:), либо модифицирует адрес активного boot-сектора в таблице разделов диска (Disk Partition Table), расположенной в MBR винчестера.
• При инфицировании диска вирус в большинстве случаев переносит оригинальный boot-сектор (или MBR) в какой-либо другой сектор диска (например, в первый свободный). Если длина вируса больше длины сектора, то в заражаемый сектор помещается первая часть вируса, остальные части размещаются в других секторах (например, в первых свободных).
Файловые вирусы
• По способу заражения файлов вирусы делятся на:
• перезаписывающие (overwriting);
• паразитические (parasitic);
• вирусы-компаньоны (companion);
• вирусы-ссылки (link);
• вирусы, заражающие объектные модули (OBJ);
• вирусы, заражающие библиотеки компиляторов (LIB);
• вирусы, заражающие исходные тексты программ.
• Overwriting
• Данный метод заражения является наиболее простым: вирус записывает свой код вместо кода заражаемого файла, уничтожая его содержимое. Естественно, что при этом файл перестает работать и не восстанавливается. Такие вирусы очень быстро обнаруживают себя, так как операционная система и приложения довольно быстро перестают работать.
Файловые вирусы
• Parasitic
• К паразитическим относятся все файловые вирусы, которые при распространении своих копий обязательно изменяют содержимое файлов, оставляя сами файлы при этом полностью или частично работоспособными.
• Основными типами таких вирусов являются вирусы, записывающиеся в начало файлов (prepending), в конец файлов (appending) и в середину файлов (inserting). В свою очередь, внедрение вирусов в середину файлов происходит различными методами — путем переноса части файла в его конец или копирования своего кода в заведомо неиспользуемые данные файла (cavity-вирусы).
• Внедрение вируса в начало файла
• Известны два способа внедрения паразитического файлового вируса в начало файла. Первый способ заключается в том, что вирус переписывает начало заражаемого файла в его конец, а сам копируется в освободившееся место. При заражении файла вторым способом вирус дописывает заражаемый файл к своему телу.
• Таким образом, при запуске зараженного файла первым управление получает код вируса. При этом вирусы, чтобы сохранить работоспособность программы, либо лечат зараженный файл, повторно запускают его, ждут окончания его работы и снова записываются в его начало (иногда для этого используется временный файл, в который записывается обезвреженный файл), либо восстанавливают код программы в памяти компьютера и настраивают необходимые адреса в ее теле (т. е. дублируют работу ОС).
• Внедрение вируса в конец файла
• Наиболее распространенным способом внедрения вируса в файл является дописывание вируса в его конец. При этом вирус изменяет начало файла таким образом, что первыми выполняемыми командами программы, содержащейся в файле, являются команды вируса.
• Для того чтобы получить управление при старте файла, вирус корректирует стартовый адрес программы (адрес точки входа). Для этого вирус производит необходимые изменения в заголовке файла.
• Внедрение вируса в середину файла
• Существует несколько методов внедрения вируса в середину файла. В наиболее простом из них вирус переносит часть файла в его конец или «раздвигает» файл и записывает свой код в освободившееся пространство. Этот способ во многом аналогичен методам, перечисленным выше. Некоторые вирусы при этом компрессируют переносимый блок файла так, что длина файла при заражении не изменяется.
Файловые вирусы
• Вторым является метод «cavity», при котором вирус записывается в заведомо неиспользуемые области файла. Вирус может быть скопирован в незадействованные области заголовок EXE-файла, в «дыры» между секциями EXE-файлов или в область текстовых сообщений популярных компиляторов. Существуют вирусы, заражающие только те файлы, которые содержат блоки, заполненные каким-либо постоянным байтом, при этом вирус записывает свой код вместо такого блока.
• Кроме того, копирование вируса в середину файла может произойти в результате ошибки вируса, в этом случае файл может быть необратимо испорчен.
• Вирусы без точки входа
• Отдельно следует отметить довольно незначительную группу вирусов, не имеющих «точки входа» (EPO-вирусы — Entry Point Obscuring viruses). К ним относятся вирусы, не изменяющие адрес точки старта в заголовке EXE-файлов. Такие вирусы записывают команду перехода на свой код в какое-либо место в середину файла и получают управление не непосредственно при запуске зараженного файла, а при вызове процедуры, содержащей код передачи управления на тело вируса. Причем выполняться эта процедура может крайне редко (например, при выводе сообщения о какой-либо специфической ошибке). В результате вирус может долгие годы «спать» внутри файла и выскочить на свободу только при некоторых ограниченных условиях. Перед тем, как записать в середину файла команду перехода на свой код, вирусу необходимо выбрать «правильный» адрес в файле — иначе зараженный файл может оказаться испорченным. Известны несколько способов, с помощью которых вирусы определяют такие адреса внутри файлов, например, поиск в файле последовательности стандартного кода заголовков процедур языков программирования (C/Pascal), дизассемблирование кода файла или замена адресов импортируемых функций.
Файловые вирусы
• Companion
• К категории «companion» относятся вирусы, не изменяющие заражаемых файлов. Алгоритм работы этих вирусов состоит в том, что для заражаемого файла создается файл-двойник, причем при запуске зараженного файла управление получает именно этот двойник, т. е. вирус.
• К вирусам данного типа относятся те из них, которые при заражении переименовывают файл в какое-либо другое имя, запоминают его (для последующего запуска файла-хозяина) и записывают свой код на диск под именем заражаемого файла. Например, файл NOTEPAD.EXE переименовывается в NOTEPAD.EXD, а вирус записывается под именем NOTEPAD.EXE. При запуске управление получает код вируса, который затем запускает оригинальный NOTEPAD.
• Возможно существование и других типов вирусов-компаньонов, использующих иные оригинальные идеи или особенности других операционных систем. Например, PATH-компаньоны, которые размещают свои копии в основном катагоге Windows, используя тот факт, что этот каталог является первым в списке PATH, и файлы для запуска Windows в первую очередь будет искать именно в нем. Данными способом самозапуска пользуются также многие компьютерные черви и троянские программы.
Файловые вирусы
• Прочие способы заражения
• Существуют вирусы, которые никоим образом не связывают свое присутствие с каким-либо выполняемым файлом. При размножении они всего лишь копируют свой код в какие-либо каталоги дисков в надежде, что эти новые копии будут когда-либо запущены пользователем. Иногда эти вирусы дают своим копиям «специальные» имена, чтобы подтолкнуть пользователя на запуск своей копии — например, INSTALL.EXE или WINSTART.BAT.
• Некоторые вирусы записывают свои копии в архивы (ARJ, ZIP, RAR). Другие записывают команду запуска зараженного файла в BAT-файлы.
• Link-вирусы также не изменяют физического содержимого файлов, однако при запуске зараженного файла «заставляют» ОС выполнить свой код. Этой цели они достигают модификацией необходимых полей файловой системы.
Полиморфные вирусы
• Большинство вопросов связано с термином «полиморфный вирус». Этот вид компьютерных вирусов представляется на сегодняшний день наиболее опасным. Что это такое.
• Полиморфные вирусы
- вирусы, модифицирующие свой код в зараженных программах таким образом, что два экземпляра одного и того же вируса могут не совпадать ни в одном бите.
• Такие вирусы не только шифруют свой код, используя различные пути шифрования, но и содержат код генерации шифровщика и расшифровщика, что отличает их от обычных шифровальных вирусов, которые также могут шифровать участки своего кода, но имеют при этом постоянный код шифровальщика и расшифровщика.
• Полиморфные вирусы - это вирусы с самомодифицирующимися расшифровщиками. Цель такого шифрования: имея зараженный и оригинальный файлы, вы все равно не сможете проанализировать его код с помощью обычного дизассемблирования. Этот код зашифрован и представляет собой бессмысленный набор команд. Расшифровка производится самим вирусом уже непосредственно во время выполнения. При этом возможны варианты: он может расшифровать себя всего сразу, а может выполнить такую расшифровку «по ходу дела», может вновь шифровать уже отработавшие участки. Все это делается ради затруднения анализа кода вируса.
Стелс -вирусы
• В ходе проверки компьютера антивирусные программы считывают данные - файлы и системные области с жестких дисков и дискет, пользуясь средствами операционной системы и базовой системы ввода/вывода BIOS. Ряд вирусов, после запуска оставляют в оперативной памяти компьютера специальные модули, перехватывающие обращение программ к дисковой подсистеме компьютера. Если такой модуль обнаруживает, что программа пытается прочитать зараженный файл или системную область диска, он на ходу подменяет читаемые данные, как будто вируса на диске нет.
• Стелс-вирусы обманывают антивирусные программы и в результате остаются незамеченными. Тем не менее, существует простой способ отключить механизм маскировки стелс-вирусов. Достаточно загрузить компьютер с не зараженной системной дискеты и сразу, не запуская других программ с диска компьютера (которые также могут оказаться зараженными), проверить компьютер антивирусной программой.
• При загрузке с системной дискеты вирус не может получить управление и установить в оперативной памяти резидентный модуль, реализующий стелс-механизм. Антивирусная программа сможет прочитать информацию, действительно записанную на диске, и легко обнаружит вирус.
Макровирусы
• В эпоху «классических» вирусов любой более-менее грамотный пользователь прекрасно знал: источником вирусной заразы могут быть только программы. И уж вряд ли даже в страшном сне могло присниться, что через несколько лет смертоносной начинкой обзаведутся… текстовые документы! Впрочем, такие сообщения время от времени проскакивали ещё в конце 80-х годов. Но появились они преимущественно первого апреля, так что никакой реакции, кроме смеха, вызвать не могли.
• Как оказалось, смеялись напрасно…
• В 1995 г., после появления операционной системы Windows 95 Microsoft с большой помпой объявила: старым DOS-вирусам конец, Windows защищена от них на 100%, ну а новых вирусов в ближайшее время не предвидится. Если бы! Уже в том же 1995 г. было зарегистрировано несколько мощных вирусных атак и создан первый вирус, работающий под Windows 95.
• А меньше чем через полгода человечество было огорошено вирусами нового, совершенно неизвестного типа и принципа действия. В отличие от всех «приличных» вирусов, новички паразитировали не на исполняемых файлах, а на документах, подготовленных в популярных программах из комплекта Microsoft Office.
• Ларчик открывался просто: в текстовый редактор Microsoft Word и таб­личный редактор Microsoft Excel был встроен свой собственный язык про­граммирования – Visual Basic for Applications (VBA), предназначенный для созданий специальных дополнений к редакторам – макросов. Эти макросы сохранялись в теле документов Microsoft Office и легко могли быть заменены вирусами. После открытия заражённого файла вирус активировался и заражал все документы Microsoft Office на вашем диске.
• Первоначально макровирусы – а именно так называли новый класс вирусов, - вели себя довольно пристойно. В крайнем случае – портили текстовые документы. Однако уже в скором времени макровирусы перешли к своим обычным обязанностям – уничтожению информации.
• К такому повороту дел борцы с вирусами явно не были готовы. И потому буквально через несколько дней вирус Concept
, поражающий документы Word, распространился по всей планете. Заражённые файлы Word с лакомым содержанием (например, списками паролей к интернет-серверам) путешество­вали от пользователя к пользователю через Интернет. Доверчивые хватали «наживку» не задумываясь – ведь даже самые умные из них были убеждены: через тексты вирусы не передаются! В итоге за четыре года, прошедших с момента появления первого «макровируса», этот класс вирусов стал самым многочисленным и опасным.
• Одна из самых мощных атак макровирусов была зарегистрирована в марте 1999 г., когда вирус Melissa
, созданный программистом Дывидом Смитом, всего за несколько часов распространился по всему миру. И хотя этот вирус был сравнительно безопасным (Melissa
ограничивалась тем, что заражала все существующие документы и рассылала свои копии людям, внесённым в адресную книгу Microsoft Outlook), его появление наделало немало шума. Именно появление Melissa
заставило Microsoft срочно оснастить программы Microsoft Office защитой от запуска макросов. При открытии любого документа, содержащего встроенные макросы, умный Word и Excel обязательно спросит пользователя: а вы уверены, что вместо всяческих полезностей вам не подсовывают в документе всяческую бяку? И стоит ли эти макросы загружать? Нажмите кнопку Нет
– и вирусу будет поставлен надёжный заслон. Просто удивительно, что несмотря на такую простоту защиты большинство пользователей игнорирует предупреждения программы. И заражаются…
Макровирусы
• «Майка лидера» принадлежала макровирусам около пяти лет – срок, по меркам компьютерного мира, немалый. Выжить и преуспеть им помог Интернет – в течение последних лет вирусы этого типа распространились в основном по электронной почте. Источником заражения мог быть и присланный компьютерной фирмой прайс-лист, или рассказик, отосланный в виде файла-вложения незадачливым другом.
• Сегодня число макровирусов снизилось в несколько раз – сегодня им принадлежит не более 15 % всего вирусного «рынка». Однако опасность заражения макровирусами по-прежнему высока – и поэтому будьте особенно осторожны, если вам часто приходится иметь дело с документами, созданными на других компьютерах. Качественный антивирус в сочетании с включённой защитой от макросов в программах Microsoft Office могут на­дёжно обезопасить вас от подобной напасти.
Скрипт-вирусы
• На самом деле макровирусы являются не самостоятельным «видом», а всего лишь одной из разновидностей большого семейства вредоносных программ – скрипт-вирусов. Их обособление связано разве что с тем фактором, что именно макровирусы положили начало всему этому семейству, к тому же вирусы, «заточенные» под программы Microsoft Office, получили наибольшее распространение из всего клана. Следует отметить также что скрипт-вирусы являются подгруппой файловых вирусов. Данные вирусы, написаны на различных скрипт-языках (VBS, JS, BAT, PHP и т.д.).
• Общая черта скрипт-вирусов – это привязка к одному из «встроенных» языков программирования. Каждый вирус привязан к конкретной «дырке» в защите одной из программ Windows и представляет собой не самостоятель­ную программу, а набор инструкций, которые заставляют в общем-то без­обидный «движок» программы совершать не свойственные ему разрушитель­ные действия.
• Как и в случае с документами Word, само по себе использование микропрограмм (скриптов, Java-апплетов и т.д.) не является криминалом, - большинство из них вполне мирно трудится, делая страничку более привлекательной или более удобной. Чат, гос­тевая книга, система голосования, счётчик – всем этим удобствам наши странички обязаны микропрограммам-«скриптам». Что же касается Java-апплетов, то их присутст­вие на страничке тоже обоснованно – они позволяют, например, вывести на экран удобное и функциональное меню, которое разворачивается под курсором мышки…
• Удобства удобствами, но не стоит забывать, все эти апплеты и скрипты – самые настоящие, полноценные программы. Причём многие из них запускаются и работают не где-то там, на неведомом сервере, а непосредственно на вашем компьютере! И, встроив в них вирус, создатели страницы смогут получить доступ к содержимому вашего жесткого диска. Последствия уже известны – от простой кражи пароля до форматирования жесткого диска.
• Разумеется, со «скриптами-убийцами» вам придётся сталкиваться во сто крат реже, чем с обычными вирусами. Кстати, на обычные антивирусы в этом случае надежды мало, однако открытая вместе со страничкой зловредная программа должна будет преодолеть защиту самого браузера, создатели которого прекрасно осведомлены о подобных штучках.
Скрипт-вирусы
• Вернёмся на минутку к настройкам Internet Explorer, - а именно в меню Сервис/ Свойства обозревателя/ Безопасность
. Internet Explorer предлагает нам несколько уровней безопасности. Помимо стандартного уровня защиты (зона Интернет
) мы можем усилить (зона Ограничить
) или ослабить свою бдительность (зона Надёжные узлы
). Нажав кнопку Другой
, мы можем вручную отрегулировать защиту браузера.
• Впрочем, большая часть скрипт-вирусов распространяется через электронную почту (такие вирусы чаще называют «Интернет-червями»). Пожалуй, ярчайшими представителями этого семейства являются вирусы LoveLetter
и Anna
Kournikova
, атаки которых пришлись на сезон 2001-2002 г. Оба этих вируса использовали один и тот же приём, основанный не только на слабой защите операционной системы, но и на наивности пользователей.
• Мы помним что переносчиками вирусов в большинстве случаев являются сообщения электронной почты, содержащие вложенные файлы. Помним и то, что вирус может проникнуть в компьютер либо через программы (исполняемые файлы с расширением *.exe, *.com.), либо через документы Microsoft Office. Помним и то, что со стороны картинок или звуковых файлов нам никакая неприятность грозить вроде бы не может. А потому, раскопав нежданно-негаданно в почтовом ящике письмо с прикреплённой к нему (судя по имени файла и расширению) картинкой, тут же радостно её запускаем… И обнаруживаем, под картинкой скрывался вредоносный вирусный «скрипт». Хорошо ещё, что обнаруживаем сразу, а не после того, как вирус успел полностью уничтожить все ваши данные.
• Хитрость создателей вируса проста – файл, который показался нам картинкой, имел двойное расширение! Например, AnnaKournikova.jpg.vbs
• Вот именно второе расширение и является истинным типом файла, в то время как первое является просто частью его имени. А поскольку расширение vbs Windows хорошо знакомо, она, не долго думая, прячет его от глаз пользователей, оставляя на экране лишь имя AnnaKournikova
.
jpg
• И Windows поступает так со всеми зарегистрированными типами файлов: разрешение отбрасывается а о типе файла должен свидетельствовать значок. На который, увы, мы редко обращаем внимание.
• Хороша ловушка, но различить её легче лёгкого: фокус с «двойным расширением» не проходит, если мы заранее активируем режим отображения типов файлов. Сделать это можно с помощью меню Свойства папки
на Панели управления
Windows: щёлкните по этому значку, затем откройте закладку Вид
и снимите галочку со строчки Скрывать расширения для зарегистрированных типов файлов
.
• Запомните
: в качестве «вложения» в письмо допустимы лишь несколько типов файлов. Относительно безопасны файлы txt, jpg, gif, tif, bmp, mp3, wma.
• А вот список безусловно опасных
типов файлов:
«Троянские программы», программные закладки и сетевые черви.
• Троянский конь – это программа, содержащая в себе некоторую разрушающую функцию, которая активизируется при наступлении некоторого условия срабатывания. Обычно такие программы маскируются под какие-нибудь полезные утилиты. Вирусы могут нести в себе троянских коней или "троянизировать" другие программы – вносить в них разрушающие функции.
• «Троянские кони» представляют собой программы, реализующие помимо функций, описанных в документации, и некоторые другие функции, связанные с нарушением безопасности и деструктивными действиями. Отмечены случаи создания таких программ с целью облегчения распространения вирусов. Списки таких программ широко публикуются в зарубежной печати. Обычно они маскируются под игровые или развлекательные программы и наносят вред под красивые картинки или музыку.
• Программные закладки также содержат некоторую функцию, наносящую ущерб ВС, но эта функция, наоборот, старается быть как можно незаметнее, т.к. чем дольше программа не будет вызывать подозрений, тем дольше закладка сможет работать.
• В качестве примера приведем возможные деструктивные функции, реализуемые «троянскими конями» и программными закладками:
• 1. Уничтожение информации. Конкретный выбор объектов и способов уничтожения зависит только от фантазии автора такой программы и возможностей ОС. Эта функция является общей для троянских коней и закладок.
• 2. Перехват и передача информации. В качестве примера можно привести реализацию закладки для выделения паролей, набираемых на клавиатуре.
• 3. Целенаправленная модификация кода программы, интересующей нарушителя. Как правило, это программы, реализующие функции безопасности и защиты.
• Если вирусы и «троянские кони» наносят ущерб посредством лавинообразного саморазмножения или явного разрушения, то основная функция вирусов типа «червь», действующих в компьютерных сетях, – взлом атакуемой системы, т.е. преодоление защиты с целью нарушения безопасности и целостности.
«Троянские программы», программные закладки и сетевые черви.
• В более 80% компьютерных преступлений, расследуемых ФБР, "взломщики" проникают в атакуемую систему через глобальную сеть Internet. Когда такая попытка удается, будущее компании, на создание которой ушли годы, может быть поставлено под угрозу за какие-то секунды.
• Этот процесс может быть автоматизирован с помощью вируса, называемого сетевой червь.
• Червями называют вирусы, которые распространяются по глобальным сетям, поражая целые системы, а не отдельные программы. Это самый опасный вид вирусов, так как объектами нападения в этом случае становятся информационные системы государственного масштаба. С появлением глобальной сети Internet этот вид нарушения безопасности представляет наибольшую угрозу, т. к. ему в любой момент может подвергнуться любой из 80 миллионов компьютеров, подключенных к этой сети.
Антивирусные программы
• Полностью отсечь вирусы о вашего компьютера вряд ли удастся, разве что вы удалите из системы дисковод, перестанете работать в Интернете и будете пользоваться только легальным программным обеспечением. Но в наших условиях все эти советы – особенно последний – выглядят либо утопией, либо издевательством.
• Остаётся один способ: снабдить вашу ОС надёжными сторожами – антивирусными программами, которые смогут вовремя распознать и обезвредить прокравшегося вируса.
• Практически все программы, описанные далее, просты и удобны в пользовании, способны отлавливать практически все существующие на сегодня группы вирусов. Большинство антивирусов способны не просто проверять по запросу пользователя диск на наличие вирусов, но и вести незаметную проверку всех запускаемых на компьютере файлов. Наконец, все современные антивирусы снабжены механизмом автоматического обновления антивирусных баз данных через Интернет.
• Получается правильный выбор – дело вкуса? Возможно, что так оно и есть. Во всяком случае, существует несколько основных точек зрения на эту проблему.
• Ряд пользователей считает, что нет ничего лучше отечественных продуктов, наиболее приспособленных к нашей вирусной «атмосфере». Не стоит сбрасывать со счетов и патриотизм – анекдотично, но даже пользователи пиратских копий отечественных антивирусов свято верят в то, что вносят свой вклад в поддержку российских производителей.
• Другая группа пользователей ориентируется на результаты тестов авторитетных западных изданий – и в первую очередь, на хит-парад Virus Bulletin 100% Awards (http://www.virusbtn.com). Кстати, оба отечественных антивируса неизменно присутствуют в Top10 самых надёжных антивирусных программ этого рейтинга, хотя на первых местах оказываются продукты, о которых наши пользователи и не слышали. А единственная по-настоящему популярная в России западная программа – Norton Antivirus – неизменно плетётся в хвосте списка (что не мешает ей получать множество других авторитетных премий)…
• Другой независимый сайт, регулярно проводящий тестирование антивирусных программ – российский ресурс Antivirus.Ru (http://www.antivirus.ru). Возможно, авторитет этого сайта не так высок, как у его западного коллеги, однако использовать результаты тестов «для справки» не только допустимо, но и настоятельно рекомендуется.
Антивирус Касперского (KAV)
• Безусловно, самый популярный и мощный из отечественных антивирусов, да и на мировой антивирусной сцене он котируется весьма высоко. Программа «подстроена» под российскую «вирусную атмосферу» и способна дать отпор вирусам отечественного производства (когда ещё они доберутся до лабораторий западных борцов с вирусами?). Кстати, антивирусная база KAV в данный момент насчитывает около 96000 вирусов, при этом новые дополнения к программе выпускаются ежедневно.
• Версия KAV Personal Pro состоит из нескольких важных модулей:
• Scanner
, проверяющий ваши жёсткие диски на предмет зараженности вирусами. Можно задать полный поиск, при котором Антивирус Касперского будет проверять все файлы подряд. Для большей надёжности можно включить также режим проверки архивированных файлов. Правда, такая процедура занимает чересчур много времени. Гораздо лучше выбрать более щадящий режим – Программы по формату
, при котором KAV будет проверять не только не только программы, но и документы, созданные в формате Microsoft Office. Кстати, если вы хотите просканировать на наличие вирусов только определённый тип файлов, то можете воспользоваться ещё одним режимом проверки – По маске
(в качестве «маски» введите типы проверяемых файлов, например, *.doc, *.xls).
Dr.web
• Лет шесть-семь назад, в эпоху DOS, Dr.Web мог с полным правом считаться первым и лучшим среди
• российских антивирусов. Однако запоздание с переходом на Windows-версию сыграло роковую роль: популярность Dr.Web стала стремительно падать… И лишь относи­тельно недавно, после подорожания AVP (сменившего к тому времени название на KAV), интерес к разработке Игоря Данилова вновь вырос. И оказалось, что этот «вечно второй» продукт в большинстве случаев может предложить не худший уровень защиты, чем его коллега «от Касперского».
• Антивирусная база Dr.Web меньше, чем у KAV и насчитывает около 71000 запи­сей. Однако создатели уверяют, что на результатах тестирования это не сказывается, поскольку в Dr.Web реализован принципиально иной подход, чем в его коллегах-антивирусах: в программу встроен модуль эвристического анализатора, который позволяет обезвредить не только уже известные программе, но и новые, ещё не опознанные вирусы. В любом случае, малый размер и сравнительно небольшой объём базы не мешают Dr.Web регулярно занимать призовые места в антивирусных «чемпионатах» и сравнительных тестированиях. Кроме того, скорость пополнения баз данных у обоих антивирусов примерно одинакова. А самое главное, Dr.Web работает значительно быстрее своих громоздких конкурентов, а в некоторых случаях – ещё и корректнее. Именно Dr.Web первым из отечественных антивирусов подружился с Windows XP, что и привлекло к нему внимание пользователей.
Dr.web
• Как и KAV, Dr.Web устроен по модульному принципу:
• Сканер
Dr.Web
• Сканирует выбранные пользователем объекты на дисках по требованию, обнаруживает и нейтрализует вирусы в памяти, проверяет файлы автозагрузки и процессы.
• Резидентный сторож (монитор) SpIDer Guard™
• Контролирует в режиме реального времени все обращения к файлам, выявляет и блокирует подозрительные действия программ
• Резидентный почтовый фильтр SpIDer Mail™
• Контролирует в режиме реального времени все почтовые сообщения, входящие по протоколу POP3 и исходящие по протоколу SMTP
• Сканер командной строки Dr.Web®
• Сканирует выбранные пользователем объекты на дисках по требованию, обнаруживает и нейтрализует вирусы в памяти, проверяет файлы автозагрузки и процессы.
• Утилита автоматического обновления
• Загружает обновления вирусных баз и программных модулей, а также осуществляет процедуру регистрации и доставки лицензионного или демонстрационного ключевого файла.
• Планировщик заданий
• Позволяет планировать регулярные действия, необходимые для обеспечения антивирусной защиты, например, обновления вирусных баз, сканирование дисков компьютера, проверку файлов автозагрузки.
• Dr.Web проверяет все категории файлов, которые могут быть заражены: исполняемые файлы, документы Microsoft Word, архивы всех популярных форматов (ARJ, ZIP, RAR, TAR и так далее), скрипты VBS и многие другие.
Заключение
• В заключении хотелось бы предостеречь от слишком рьяной борьбы с компью­терными вирусами. Не стоит переоценивать возможностей этих подлых про­грамм. Например, очень неразумным будет распоряжение начальника отформа­тировать все жесткие диски на компьютерах в отделе только из-за того, что на одном из них было обнаружено подозрение на такой-то вирус. Это приведет к неоправданной потере информации и сильной потери времени и сил, что, по нанесенному ущербу, будет больше, чем смог бы сделать вирус. Ежедневный за­пуск полного сканирования жесткого диска на наличие вирусов так же не бле­стящий шаг в профилактике заражений. Не превращайте компьютер в непри­ступную крепость, вооруженную до зубов, а то может не хватить ресурсов для выполнения необходимых задач. На мой взгляд, вам достаточно установить на компьютере программу Dr.Web. Она не требовательна к ресурсам в отличие от Антивируса Касперского и Norton Antivirusґа, да и базы у неё пополняются довольно часто. Единст­венный цивилизованный способ защиты от вирусов я вижу в соблюдении про­филактических мер предосторожности при работе на компьютере. А кроме того, даже если вирус все-таки проник на компьютер, это не повод для паники. Ме­тоды борьбы с ним описаны в предыдущей главе. Не стесняйтесь прибегать к помощи специалистов для борьбы с компьютерным вирусом, если вы не чувст­вуете уверенности в себе.
•
Операционная система Windows XP
Состав и назначение
Введение
• Windows XP является следующей — после Windows 2000 и Windows Millennium — версией операционной системы Microsoft Windows. В Windows XP осуществлена эффективная интеграция сильных сторон Windows 2000 (основанной на отраслевых стандартах системы безопасности, высокой надежности и управляемости) с лучшими характеристиками систем Windows 98 и Windows Me, такими как простой в применении интерфейс пользователя, возможности технологии Plug and Play и новые принципы организации службы технической поддержки. Тем самым сделан очередной шаг по пути сближения операционных систем семейства Windows. В результате подобной интеграции была получена лучшая на сегодняшний день операционная система.
• В данной статье содержится подробный технический обзор новых возможностей Windows XP. Показывается, каким образом новые технологии и функциональные возможности упрощают работу пользователя, предоставление информации для общего доступа, управление рабочим столом, позволяют с помощью переносного компьютера решать в поездке производственные задачи, получать помощь и техническую поддержку и заниматься многими другими делами.
• Система Windows XP создавалась на основе усовершенствованного кода Windows 2000, причем были разработаны различные версии для пользователей домашних компьютеров и бизнес-пользователей: Windows XP Home Edition и Windows XP Professional. Описываемые в настоящей статье функции и технологии являются общими для обеих версий данной операционной системы (если не указано обратное).
Эффективный интерфейс пользователя
• Сохранив ядро Windows 2000, операционная система Windows XP обрела новое внешнее оформление. Были объединены и упрощены типичные задачи, добавлены новые визуальные подсказки, помогающие пользователю в работе с компьютером. В этом разделе описываются внесенные в пользовательский интерфейс нововведения, упрощающие применение компьютера как в домашних условиях, так и на работе.
Эффективный интерфейс пользователя
• Возможность применения несколькими пользователями, работающими на одном компьютере, функции быстрого переключения пользователей
• Функция быстрого переключения пользователей была разработана для применения в домашних условиях. Она позволяет каждому члену семьи работать с компьютером так, как если бы этот компьютер находился только в его распоряжении. При переключении не требуется, чтобы ранее работавший на компьютере пользователь выходил из системы, сохраняя открытые им файлы. В Windows XP применяются технологии служб терминалов, благодаря которым каждый новый пользовательский сеанс запускается в качестве отдельного сеанса служб терминалов, в котором данные каждого пользователя полностью отделены друг от друга. Для каждого такого сеанса требуется дополнительно около 2 МБ оперативной памяти (без учета объема памяти, используемой приложениями, запущенными в каждой из сессий). Поэтому для обеспечения надежной работы в многопользовательском режиме рекомендуется, чтобы объем ОЗУ составлял не менее 128 МБ.
• Возможность быстрого переключения пользователей включена по
• умолчанию в Windows XP Home Edition, однако она также доступна в Windows XP Professional, когда эта система устанавливается на компьютере, работающем в автономном режиме или подключенном к сети, объединяющей рабочую группу пользователей. При подсоединении компьютера, работающего под управлением Windows XP Professional, к домену возможность быстрого переключения пользователей будет уже недоступна.
• Возможность быстрого переключения пользователей упрощает для членов семьи совместное пользование компьютером. Например, хозяйка может использовать компьютер для проведения расчетов по семейному бюджету. Если ей нужно будет ненадолго отлучиться по делам из дому, ее сын сможет переключиться на свою учетную запись и поиграть в любимые компьютерные игры. Бухгалтерская программа при этом не закрывается, оставаясь доступной по учетной записи хозяйки. Для выполнения описанных действий не требуется, чтобы кто-либо из пользователей осуществил выход из системы. Переключение пользователей довольно просто выполняется в новом окне приветствия, которое может легко настраиваться с помощью индивидуальных картинок, соответствующих каждому из пользователей, имеющих право доступа на компьютер (см. приведенный ниже рис. 1).
Эффективный интерфейс пользователя
• Новый стиль оформления
• В Windows XP имеются новые стили оформления и темы, в которых используются четкие 24-битные цветные значки и уникальные цвета, которые могут быть легко соотнесены с конкретными задачами. Например, зеленый цвет будет представлять задачи, которые потребуют от пользователя выполнить те или иные действия с помощью команд меню "Пуск".
• Изменение внешнего вида меню "Пуск"
• Внешний вид меню "Пуск" был изменен таким образом, чтобы его можно было легко привести в соответствие с особенностями стиля работы пользователя. В начале меню отображаются пять любимых программ пользователя, а также применяемые по умолчанию программа электронной почты и веб-браузер, как показано на приведенном ниже рис. 2. В этом меню сгруппированы наиболее часто используемые файлы и приложения, благодаря чему к ним обеспечивается быстрый и простой доступ. Доступ к справке, службе технической поддержки и средствам настройки системы также может быть осуществлен при помощи одного щелчка мыши. Кроме того, пользователь может самостоятельно выполнить дальнейшую настройку меню "Пуск" в соответствии со своими потребностями.
Эффективный интерфейс пользователя
• Панель
поиска
Search Companion
• В Windows XP упрощен поиск благодаря группировке связанных с выполнением задач поиска на специальной панели поиска (Search Companion), как показано на приведенном ниже рис. 3.
Эффективный интерфейс пользователя
• Папка "Мои документы"
• В Windows XP упрощены способы отображения файлов благодаря возможности объединения их в различные группы. Пользователь может просматривать свои документы, группируя их по типам файлов, как показано на приведенном ниже рис. 4. Группировка файлов может также проводиться по времени их последнего изменения (например, файлы, измененные сегодня, вчера, на прошлой неделе, два месяца назад, в начале года или в прошлом году).
Эффективный интерфейс пользователя
• Веб-представление
• В Windows XP используется технология веб-представления (Webview), помогающая более эффективно управлять файлами и пространством имен файлов. Например, при выборе файла или папки пользователь видит список команд, позволяющих их переименовать, переместить, скопировать, отправить по электронной почте, удалить или опубликовать в интернете. Результат этих действий сходен с тем, который можно получить в Windows 2000 при щелчке файла или папки правой кнопкой мыши; в Windows XP соответствующая информация отображается непосредственно на рабочем столе, как показано на приведенном ниже рис. 5.
Эффективный интерфейс пользователя
• Группировка файлов
• В Windows XP вводятся новые принципы организации панели задач, состоящие в группировке нескольких документов одного и того же приложения, благодаря чему упрощается выполнение действий, связанных с управлением этими документами. Например, вместо размещения на панели задач девяти файлов Microsoft Word в Windows XP эти файлы объединяются в группу, просмотр которой может быть выполнен при нажатии одной кнопки на панели задач. Причем на панели задач будет отображаться только эта кнопка с информацией о количестве открытых файлов этого приложения. При нажатии кнопки отображается вертикальный список с именами всех девяти файлов, как показано на приведенном ниже рис. 6. Кроме того, эти файлы могут одновременно отображаться каскадом, рядом друг с другом или в свернутом виде.
Пользовательский интерфейс, повышающий производительность труда
• Новый пользовательский интерфейс повышает уровень удобства работы с Windows, позволяя быстрее и проще чем когда-либо прежде выполнять задачи. Далее в настоящем документе освещаются вопросы, связанные с использованием новых технологий в Windows XP.
Полная поддержка цифровой мультимедийной технологии
• В этом разделе описываются технические усовершенствования, реализованные в проигрывателе Windows Media™ версии 8, а также кратко рассматриваются новые возможности обработки цифровых изображений.
• Проигрыватель Windows Media 8
• В Windows XP используется восьмая версия проигрывателя Windows Media, в которой объединены основные операции, связанные с обработкой мультимедийных материалов, включая воспроизведение компакт-дисков и DVD-дисков, управление универсальным проигрывателем, создание мультимедиа-файлов и компакт-дисков, воспроизведение интернет-радио и запись мультимедиа-файлов на переносные устройства.
• В проигрывателе Windows Media 8 имеются такие новые возможности, как воспроизведение видео с DVD-диска (включая дополнительную мультимедийную информацию и возможности полноэкранного управления), копирование музыки с компакт-диска на компьютер и автоматическое преобразование файлов формата MP3. В проигрывателе Windows Media 8 может храниться почти в три раза больше музыки в формате MP3, обеспечивается более быстрая запись компакт-дисков и более эффективное управление обработкой цифровых мультимедийных материалов. Имеющаяся в Windows XP новая папка "Моя музыка" позволяет упростить выполнение типичных задач.
• Кроме того, в проигрывателе Windows Media 8 имеются следующие возможности:
• Возможность блокировки некоторых функций проигрывателя
Windows Media
в контролируемой сетевой среде.
В проигрывателе Windows Media может использоваться стандартная корпоративная обложка, развертывание которой осуществляется по сети. При включенной службе Active Directory® администратор сети может задать корпоративную обложку, с помощью которой будут ограничиваться форматы воспроизводимых файлов и используемые кодеки, а также проводиться настройка других характеристик, задаваемых для отдельных групп и пользователей. (Для реализации этой возможности клиентские компьютеры должны работать под управлением Windows XP Professional.)
• Поддержка цифрового вещания.
В проигрывателе имеется поддержка аналогового и цифрового телевидения (включая HDTV). При этом обеспечиваются демодуляция сигнала, возможность настройки, программное демультиплексирование и управляемое хранение. Кроме того, пользователь может включить вещание IP-данных с помощью, например, извлечения потоков из цифрового телесигнала.
• Ускоренное воспроизведение видеоданных.
Ускорение видео стандартного формата MPEG-2 обеспечивает более плавное и быстрое воспроизведение при использовании подмножества DirectX® интерфейсов API.
• Микширование.
Эта возможность обеспечивает поддержку альфа-сопряжения, позволяющего создавать многоканальное видео, осуществлять наложение или включать запись текста. Видеоматериалы при этом могут использоваться в качестве текстуры, наделяемой свойствами трехмерной графики. Например, видео может отображаться на каждой грани вращающегося куба.
Полная поддержка цифровой мультимедийной технологии
• Расширенная поддержка видеоплат, обладающих дополнительными возможностями.
Например, производители видеоплат могут теперь обеспечивать поддержку цифрового шумоподавления системы Dolby.
• Windows Movie Maker
• Программный продукт Windows Movie Maker версии 1.1 поддерживает основные возможности записи и создания файлов в формате Windows Media, а также редактирования видео- и аудиоматериалов, сохранение и публикацию файлов Windows Media. Хотя используемая служебная программа обеспечивает получение материалов только в формате Windows Media, с ее помощью могут импортироваться файлы любого формата и с любым типом сжатия, поддерживаемым архитектурой DirectShow.
• Если на компьютере отсутствует какое-либо оборудование для записи видео, все другие возможности приложения, не связанные с записью видео, по-прежнему могут использоваться в полном объеме, позволяя производить импорт и редактирование мультимедийных материалов, имеющихся на компьютере.
• Windows Movie Maker может использоваться для многих практических задач. Если пользователь захочет создать на жестком диске компьютера архив материалов, имеющихся в его домашней видеоколлекции, он сможет в дальнейшем, обращаясь к этому архиву, осуществлять запись, редактирование и упорядочивание хранящихся на компьютере видеозаписей, а также предоставлять их в общий доступ своим друзьям и знакомым. Он сможет также предоставить общий доступ к домашнему видео с помощью средств электронной почты и интернета. Если пользователь захочет организовать показ видеослайдов, он может объединить их в файлы изображения и опубликовать в формате Windows Media.
• Поддержка цифровых фотоизображений
• В Windows XP упрощается использование цифровых устройств и обеспечиваются расширенные возможности для работы с изображениями, например, публикации их в интернете, пересылка фотографий по электронной почте (в том числе в сжатом виде), включение картинок в автоматический показ слайдов и увеличение масштаба отображения изображений.
Улучшенная совместимость с приложениями и устройствами
• В этом разделе рассматриваются причины, благодаря которым в Windows XP упростились установка и использование устройств, а также рассказывается о некоторых новых технологиях, поддерживаемых этой операционной системой. Кроме того, обсуждается, каким образом повышение совместимости с программными продуктами гарантирует, что большинство приложений смогут нормально работать в среде новой операционной системы.
• Усовершенствование возможностей поддержки устройств и оборудования проводилось в Windows XP по нескольким направлениям, обеспечивающим более высокую устойчивость системы и совместимость с устройствами. Как и ранее в Windows 2000, в Windows XP проведено упрощение процессов установки и настройки компьютерного оборудования, а также управления им. В Windows XP включена поддержка технологии Plug and Play для сотен устройств, которые не учитывались в Windows 2000, а также усовершенствована поддержка шины USB (Universal Serial Bus), стандарта IEEE 1394, интерфейса PCI (Peripheral Component Interface) и многих других стандартов и типов шин.
• Технология Plug and Play, определяющая способ, которым операционная система выявляет имеющееся оборудование и устанавливает для него драйверы, получила в Windows XP дальнейшее развитие, результат которого проявился в расширении возможностей ее применения и в повышении быстродействия системы, особенно при установке устройств. Из Windows Millennium в Windows XP была перенесена модель драйверов (при этом полученная модель не претерпела существенных изменений по сравнению с Windows 2000). Благодаря такому заимствованию в эту операционную систему была добавлена поддержка интерфейса WIA (Windows Image Acquisition), упрощающего получение изображений из графических файлов и таких устройств, как сканеры и цифровые камеры, использующие интерфейс SCSI (Small Computer System Interface), стандарты IEEE 1394 и USB. Интерфейс WIA в целях улучшения взаимосвязей между приложениями и устройствами заменил по своим функциям программу TWAIN в слое служб приложений.
Улучшенная совместимость с приложениями и устройствами
• Улучшенная установка устройств
• Некоторые функциональные возможности операционной системы были специально разработаны в целях упрощения процесса установки устройств и работы с ними, а именно:
• Автозапуск
. Эта возможность позволяет легко подключить новое устройство или вставить носитель с программой и сразу же приступить к их использованию. Как только система Windows зафиксирует подключение нового устройства или загрузку носителя (например, flash-карты, ZIP-диска или компакт-диска), она определит тип содержащихся на нем материалов (картинка, музыка или видео) и автоматически запустит соответствующее приложение. Настройка автозапуска (AutoPlay) осуществляется в диалоговом окне свойств носителя мультимедийных материалов, как показано на приведенном ниже рис. 7.
Улучшенная совместимость с приложениями и устройствами
• Отмена установки
Windows XP
. Эта функциональная возможность обеспечивает дополнительный уровень защиты при проведении обновления с Windows 98 или Windows Me, а также в случае, если пользователь обнаружит, что некоторые важные устройства или приложения, нормально работавшие в среде предыдущей операционной системы, под Windows XP функционируют не так, как ожидалось. Данная возможность недоступна при проведении обновления операционных систем Windows NT® Workstation 4.0 или Windows 2000 Professional.
• Поддержка новых технологий, реализованных в оборудовании
• Windows XP поддерживает многие технологии, реализованные при разработке нового оборудования, а именно:
• расширенные клавиатуры PS/2 и USB-устройства ручного ввода, имеющие дополнительные клавиши для функций работы с мультимедиа, просмотра веб-страниц, управления электропитанием и ряда других функций;
• новые аудио- и видеоустройства (A/V), в которых используется интерфейс IEEE 1394 (например, VHS-устройства цифровой записи);
• новые матричные USB-микрофоны (использующиеся при проведении конференций и для интернет-телефонии), в которых осуществляется смешивание звуковых потоков посредством эффектов Global Effects (GFX) в режиме ядра;
The End