Программное обеспечение персонального компьютера

21. Персональные компьютеры в медицинской практике

За последние 20 лет уровень применения компьютеров в меди-

цине чрезвычайно повысился. Практическая медицина становится все

более и более автоматизированной. Существует множество программ

для компьютеров.

Выделяют два вида компьютерного обеспечения: программное и

аппаратное. Программное обеспечение включает в себя системное и

прикладное.

Системное программное обеспечение предназначено для функци-

онирования самого компьютера как единого целого. Это, в первую

очередь, операционная система, а также сервисные программы раз-

личного назначения - драйверы, утилиты и т. п. В системное прог-

раммное обеспечение входит сетевой интерфейс, который обеспечи-

вает доступ к данным на сервере. Данные, введенные в компьютер,

организованы, как правило, в базу данных, которая, в свою оче-

редь, управляется прикладной программой управления базой данных

(СУБД) и может содержать, в частности, истории болезни, рентге-

новские снимки в оцифрованном виде, статистическую отчетность по

стационару, бухгалтерский учет.

Прикладное обеспечение представляет собой программы, для

которых, собственно, и предназначен компьютер. Это - вычисления,

обработка результатов исследований, различного рода расчеты, об-

мен информацией между компьютерами и т. д.

Сложные современные исследования в медицине немыслимы без

применения вычислительной техники. К таким исследованиям можно

отнести компьютерную томографию, томографию с использованием яв-

ления ядерно-магнитного резонанса, ультрасонографию, исследова-

ния с применением изотопов. Количество информации, которое полу-

чается при таких исследования так огромно, что без компьютера

человек был бы неспособен ее воспринять и обработать.

Как известно, компьютерная томография представляет собой

метод рентгенографического исследования, позволяющий при помощи

специальной технологии получать рентгенограммы человеческого те-

ла по слоям и запоминать эти снимки в памяти компьютера после

- 4 -

специальной обработки; дает возможность установить локализацию

патологического процесса, оценить результаты лечения, в том чис-

ле, лучевой терапии, выбрать подходы и объем оперативного вмеша-

тельства.

Для этой цели используются специальные аппараты (в том чис-

ле, отечественный рентгеновычислительный томограф СРТ - 1000) с

вращающейся рентгеновской трубкой, которая перемещается вокруг

неподвижного объекта, "построчно" обследуя все тело или его

часть. Так как органы и ткани человека поглощают рентгеновское

излучение в неравной степени, изображения их выглядят в виде

"штрихов" - установленного ЭВМ коэффициента поглощения для каж-

дой точки сканируемого слоя. Компьютерные томографы позволяют

выделить слои от 2 до 10 мм при скорости сканирования одного

слоя 2 - 5 секунд с моментальным воспроизведением изображения в

черно - белом или цветном варианте.

Противопоказаний нет, переносится легко, поэтому исследова-

ние можно проводить в амбулаторных условиях, а также тяжело

больным.

Компьютерную томографию головы делают после полного клини-

ческого обследования больного с подозрением на повреждение ЦНС.

Показатели поглощения разных участков мозга обрабатываются на

ЭВМ и выдаются либо изображением ряда "срезов" мозга, либо алфа-

витно - цифровой информацией. Можно получить данные о плотности

ткани на участке до 3 мм , отдифференцировать оболочки, сосуды,

серое и белое вещество, желудочки мозга, а также патологические

очаги (инфаркты, кровоизлияния в мозг, опухоли, абсцессы и др.).

Снимаемая информация о мозге с томографа в десятки раз превышает

информацию обычной краниограммы. По данным компьютерной томогра-

фии невропатологи и нейрохирурги диагностируют и уточняют лока-

лизацию патологического процесса, а также следят за его измене-

ниями под влиянием проводимого лечения.

Компьютерная томография безопасна, не дает осложнений. До-

полняя данные клинического и рентгенологического исследований,

позволяет получить более полную информацию об органах.

Очень важным в последнее время становится использование

компьютеров, объединенных в компьютерные сети при помощи специ-

альных кабелей или телефонных каналов. Такие компьютерные сети

позволяют очень эффективно производить обмен данными между уда-

ленными друг от друга компьютерами. В рамках Российского Минис-

- 5 -

терства Здравоохранения и медицинской промышленности функциони-

рует компьютерная сеть MEDNET, которая позволяет упростить сбор

статистических медицинских данных по регионам, делать соответст-

вующую обработку, агрегирование данных и составление отчетности.

Кроме того, эта сеть позволяет передавать любые данные между ме-

дицинскими учреждениями, имеющими компьютеры.

В последнее время также получили распространение компьютер-

ные гипертекстовые системы, которые позволяют таким образом ор-

ганизовать информацию, что она становится легко доступной для

людей, не являющихся специалистами в компьютерном деле. Такие

гипертекстовые системы могут включать в себя как текстовую ин-

формацию, так и звуковую и графическую, в том числе, движущиеся

видеоизображения. Это позволяет создавать информационные систе-

мы, осуществляющие информационную поддержку медиков в тех случа-

ях, когда их квалификации или опыта недостаточно для принятия

решений о комплексе лечебных мероприятий, например, на догоспи-

тальном этапе. Эти же системы, оснащенные подсистемой вопросов и

оценки ответов, могут использоваться для целей обучения.

22. Общие сведения о IBM PC

Когда произносят слова "персональный компьютер", обычно

подразумевается не что иное, как компьютер типа IBM PC. Именно

американская компания IBM в августе 1981 года объявила о выпуске

самого первого компьютера, получившего название Personal

Computer, или просто PC.

Впрочем, еще до создания IBM PC множеством разных фирм вы-

пускались компьютеры, которые было бы вполне уместно называть

персональными. Даже весьма далекая от электроники фирма Coca -

Cola пыталась выпускать собственную модель персонального компь-

ютера!

Несовместимость многочисленных моделей компьютеров была

главным препятствием для создания достаточно совершенных прог-

рамм универсального применения.

Когда IBM вышла на рынок настольных компьютеров, казавшийся

сомнительным и рискованным, разнобой среди персональных компь-

ютеров довольно быстро пошел на убыль. Маленький персональный

компьютер IBM PC на процессоре 8088 фирмы Intel оказался тем

- 6 -

долгожданным стандартом, который с радостью поддержали многочис-

ленные программисты и фирмы - изготовители прикладного программ-

ного обеспечения: наконец - то появился компьютер солидной фир-

мы, для которого можно было разрабатывать и успешно продавать

большими тиражами достаточно сложные, совершенные и универсаль-

ные программы. По сути дела, компьютер IBM PC создал не только

стабильный и обширный рынок персональных компьютеров, но и ог-

ромный рынок прикладного программного обеспечения, на котором за

последние полтора десятилетия разбогатело множество венчурных

фирм.

Вот яркий тому пример. Компьютер IBM PC почти с самого на-

чала работал под управлением дисковой операционной системы DOS,

которую разработала для IBM маленькая и никому тогда не извест-

ная фирма Microsoft. Сегодня Microsoft - бесспорный флагман ин-

дустрии программного обеспечения, одна из богатейших фирм мира,

выпускающая не только операционные средства MS - DOS и Windows

для управления компьютерами, но и различные прикладные пакеты. А

основатель и руководитель Microsoft Билл Гейтс, несмотря на мо-

лодость,- один из самых богатых людей.

Разумеется, персоналка IBM PC оказалась только первым шагом

в верном направлении. Затем фирма IBM выпустила множество моде-

лей персональных компьютеров XT, AT, PC/2 и PC/1 на различных

процессорах Intel 80286, 80386, 80486. Все эти компьютеры пред-

назначены для работы под управлением операционной системы DOS

или в графической среде Windows.

Множество других фирм немедленно принялись подражать IBM и

развивать ее успех, выпуская свои собственные модели персоналок,

полностью совместимые с IBM PC, либо выпуская различное дополни-

тельное периферийное оборудование для IBM PC. Ведь одной из за-

мечательных особенностей персоналки IBM PC была так называемая

"открытая архитектура", позволявшая даже неспециалистам легко и

просто изменять устройство и технические возможности своего

компьютера. Для этого часто достаточно было воспользоваться раз-

ъемами последовательного или параллельного портов связи, доба-

вить на пустующих панельках несколько микросхем памяти, вставить

в плату сопроцессор, переставить в другое положение DIP - перек-

лючатели, поменять с помощью отвертки блоки, воткнуть или вынуть

плату расширения из слота системной шины. В результате буквально

за несколько минут всякий мог, не располагая сколько - нибудь

- 7 -

глубокими знаниями и сложным инструментом, построить из готовых

компонентов совершенно новую персональную компьютерную систему с

необходимыми техническими параметрами.

22.1. Основные части компьютера

Вообще - то, самый первый персональный компьютер создали

инженеры американской фирмы Xerox. Именно той самой фирмы, кото-

рая подарила миру копировальный аппарат, известный у нас под

именем "ксерокс". Это, оставшееся почти незамеченным, историчес-

кое событие произошло в исследовательском центре фирмы Xerox

PARC (Palo - Alto Research Center) в Пало - Альто, в Калифорнии.

Уже на первых персоналках Xerox двадцать лет назад применялся

графический интерфейс, очень похожий на современную графическую

среду Windows.

С тех пор прошло немало времени, и сейчас диапазон конст-

руктивных решений персональных компьютеров очень широк. Но нес-

мотря на внешние конструктивные различия (от напольных башен до

карманных моделей), все персоналки очень похожи друг на друга.

Другими словами, если "анатомия" компьютеров различна, то их

"физиология" практически идентична.

Современный персональный компьютер включает следующие уст-

ройства, обозначенные на рис. 1.:

- процессор, выполняющий управление компьютером, вычисления;

- клавиатуру, позволяющую вводить символы в компьютер;

- монитор (дисплей) для изображения текстовой и графической

информации;

- накопители (дисководы) на гибких магнитных дисках (диске-

тах), используемые для чтения и записи информации;

- накопитель на жестком магнитном диске (винчестер), пред-

назначенный для записи и чтения информации;

К системному блоку компьютера IBM PC можно подключать раз-

личные устройства ввода-вывода информации, расширяя тем самым

его функциональные возможности. Многие устройства подсоединяются

через специальные гнезда (разъемы), находящиеся обычно на задней

стенке системного блока компьютера. Кроме монитора и клавиатуры,

такими устройствами являются:

- принтер - для вывода на печать текстовой и графической

- 8 -

информации;

- мышь - устройство, облегчающее ввод информации в компьютер;

- джойстик - манипулятор в виде укрепленной на шарнире руч-

ки с кнопкой, употребляется в основном для компьютерных игр;

- а также другие устройства:

- плоттер - подключается к компьютеру для вывода рисунков и

другой графической информации на бумагу;

- графопостроитель - подключается для вывода чертежей на

бумагу;

- сканер - устройство для считыва-

ния графической и текстовой информации в

компьютер. Сканеры могут распознавать

шрифты букв, что дает возможность быстро

вводить напечатанный (а иногда и руко-

писный) текст в компьютер;

- стример - устройство для быстро-

го сохранения всей информации, находя-

щейся на жестком диске. Стример записы-

вает информацию на кассеты с магнитной Рис. 1. Общий вид ком-

лентой. Обыкновенная емкость стримера 60 пьютера.

Мбайт;

- сетевой адаптер - дает возможность подключать компьютер в

локальную сеть. При этом пользователь может получать доступ к

данным, находящимся в других компьютерах.

22.2. Оперативная память

Обьем доступной оперативной памяти - один из важнейших па-

раметров любого компьютера. Оперативная память или оперативное

запоминающее устройство (ОЗУ или RAM) представляет собой сово-

купность микросхем на системной плате, способных накапливать и

временно хранить программы и обрабатываемые данные. Эта информа-

ция по мере надобности может быстро считываться из оперативной

памяти процессором и записываться туда вновь. При отключении пи-

тания содержимое оперативной памяти полностью стирается и утра-

чивается. Поэтому после включения компьютера программы и данные

всякий раз необходимо заново загружать в оперативную память из

источников долговременного хранения информации. Для долговремен-

- 9 -

ного хранения информации чаще всего применяются магнитные и оп-

тические диски или иные накопители цифровой информации.

В современных компьютерах применяется главным образом дина-

мическая оперативная память или DRAM (Dynamic Random Access

Memory). Она строится на микросхемах, требующих во избежание по-

терь периодического обновления информации. Этот процесс получил

название "регенерация памяти". Он реализуется специальным конт-

роллером, установленным на материнской плате. На периодическую

регенерацию данных в микросхемах динамической оперативной памяти

расходуется некоторое время. Попытка прочитать информацию из па-

мяти до момента завершения цикла регенерации приводит к появле-

нию ошибок. Поэтому сбои в памяти нередко оказываются одной из

распространенных проблем в работе недорогих персональных компь-

ютеров "желтой" или "черной" сборки, даже если в них используют-

ся совершенно исправные микросхемы динамической оперативной па-

мяти.

Обьем любой компьютерной памяти, в том числе и оперативной

памяти, измеряется в килобайтах и мегабайтах. Наименьшей едини-

цей измерения информационной емкости и наименьшей единицей деле-

ния памяти компьютера является байт. Собственно байт - это, в

свою очередь, совокупность восьми мельчайших единиц информации,

которые называют битами. Разница между простейшими стационарными

двоичными состояниями, например, "включено"/"выключено" или меж-

ду 0 и 1 составляет всего один бит. Байтовая (или 8 - битовая)

структура измерения выбрана из - за двоичной организации вычис-

лительной техники. Для передачи или сохранения одного любого

символа - буквы, цифры или знака - требуется минимум один байт.

1 килобайт равен 1024 байтам, 1 мегабайт - 1024 килобайтам, 1

гигабайт - 1024 мегабайтам.

Самые первые IBM PC имели оперативную память всего лишь 16

Кбайт. Последующие модели персоналок типа IBM PC и PC/XT распо-

лагали объемом оперативной памяти до 640 Кбайт - именно таков

максимальный обьем памяти, которым способна управлять операцион-

ная система MS - DOS. А для увеличения объема памяти использова-

лись специальные платы расширения, позволявшие дополнительно

увеличить обьем памяти до 16 - 64 Мбайт.

Оперативная память компьютера IBM PC с процессором Intel -

8088 или Intel - 8086 (например, IBM PC XT) может иметь размер

не более 1 Мбайта, поскольку эти микропроцессоры могут обращать-

- 10 -

ся не чем к 1 Мбайту памяти. Эта память состоит из двух частей.

Первые 640 Кбайт памяти могут использоваться прикладными прог-

раммами и операционной системой. Остальные адреса памяти ("верх-

няя память") зарезервированы для служебных целей:

- для хранения части операционной системы DOS, которая

обеспечивает тестирование компьютера, начальную загрузку опера-

ционной системы, а также выполнение основных низкоуровневых ус-

луг ввода - вывода;

- для передачи изображения на экран;

- для хранения различных расширений операционной системы,

которые поставляются вместе с дополнительными устройствами

компьютера.

Как правило, тогда говорят об объеме оперативной памяти

компьютера, то имеют в виду именно первую ее часть, которая мо-

жет использоваться прикладными программами и операционной систе-

мой.

_Барьер 640 Кбайт. . Для многих программ 640 Кбайт мало (к то-

му же из этих 640 Кбайт до 100 Кбайт могут занимать DOS и раз-

личные системные программы - драйверы устройств и резидентные

программы). Поэтому были разработаны 1 расширенная 0 (extended) и

1дополнительная 0 (expanded) памяти.

В качестве компонентов памяти в современных компьютерах ис-

пользуются главным образом модули памяти с однорядным расположе-

нием выводов, которые называются SIMM. Эти модули выпускаются с

30 и с 72 контактами емкостью 256 Кбайт, 1 Мбайт, 4 Мбайт или 16

Мбайт.

23. Операционная система MS DOS

Операционная система - это программа, которая загружается

при включении компьютера. Она производит диалог с пользователем,

посредством команд (каждая команда означает действие, которое MS

DOS должна выполнить), осуществляет управление компьютером, его

ресурсами (оперативной памятью, местом на дисках и т. д.), выво-

дит информацию на видеомонитор, запускает другие (прикладные)

программы на выполнение. Операционная система обеспечивает поль-

зователю и прикладным программам удобный способ общения (интер-

фейс) с устройствами компьютера. Она выполняет также различные

- 11 -

вспомогательные действия, например копирование или печать файлов

(файл - это поименованный набор информации на диске или другом

машинном носителе). Все функции по обслуживанию таблиц размеще-

ния файлов, поиску информации в них, выделению места для файлов

на дискетах выполняются операционной системой.

Главным достоинством MS DOS является ее способность управ-