По информатике

ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Лабораторные работы (практикум)

по информатике

для студентов специальности

1-43 01 06 «Энергоэффективные технологии
и энергетический менеджмент»

Минск 2004

УДК 681.3.066(0.76.5)

Лабораторный практикум содержит основные теоретические сведения и задания к лабораторным работам по дисциплине «Информатика». В лабораторном практикуме изложены основы устройства и работы персонального компьютера, описаны назначение и основные функции операционных систем DOS и Windows, структура хранения информации, рассмотрены вопросы компьютерной безопасности.

Составители:

М.С. Краков, С.Г. Погирницкая

Рецензенты:

Т.Р.Разоренова, Е.К. Костюкевич

© М.С. Краков,

С.Г. Погирницкая,

составление, 2004

Лабораторная работа № 1

СТРУКТУРА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

Цель работы: ознакомиться с устройством персонального компьютера (ПК) и техникой безопасности работы на нем, получить практические навыки в работе с клавиатурой и мышью.

Общие сведения

Основные составные части ПК

Персональный компьютер включает следующие основные блоки: системный блок, монитор, клавиатуру. Кроме того, к компьютеру могут подключаться дополнительные устройства (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Основные блоки ПК

Системный блок содержит:

процессор (CPU), выполняющий вычисления и управление компьютером;

оперативную память (ОЗУ-RAM), в которой размещаются программы во время их выполнения и используемые программами данные;

постоянную память (ПЗУ-ROM), хранящую базовую систему ввода-вывода (BIOS), управляющие команды и программы для запуска компьютера;

электронные схемы (контроллеры или адаптеры), управляющие работой различных устройств, входящих в компьютер (монитором, накопителем на магнитных дисках и т.д.);

порты ввода-вывода, через которые производится обмен данными с внешними устройствами. Имеются специализированные порты, через которые происходит обмен данными с внутренними устройствами компьютера, и порты общего назначения, к которым могут подсоединяться различные дополнительные внешние устройства (принтер, мышь и т.д.). Порты общего назначения бывают двух видов: асинхронные последовательные (данные передаются последовательно – поразрядно) и параллельные (разряды передаются одновременно, параллельно по определенному числу проводников). Большинство современных компьютеров имеют так называемую универсальную последовательную шину USB (Universal Serial Bus), поддерживающую установку самонастраивающихся устройств. Удобство этой шины состоит в том, что она практически исключает конфликты между различным оборудованием, позволяет включать и отключать устройства без отключения компьютера;

устройства чтения/записи и хранения данных – накопители на жестких магнитных дисках (винчестер) и накопители на гибких магнитных дисках (дискетах), CD и DVD дисководы;

блок питания, обеспечивающий ПК энергопитанием. Блок питания преобразовывает переменный ток в постоянный и распределяет энергию по остальным компонентам.

Монитор предназначен для отображения текстовой и графической информации.

Клавиатура предназначена для ввода данных и команд в компьютер.

Мышь – устройство позиционирования. Передвижение мыши вызывает аналогичное перемещение курсора по экрану.

Мультимедиа – устройства и программы, позволяющие работать с аудио- и видеоинформацией. Для этого компьютер должен иметь дисковод для компакт-дисков, звуковую карту и акустические системы (колонки, наушники).

Печатающее устройство (принтер) предназначено для выдачи информации из компьютера на бумажный носитель. Тип принтера определяется способом получения оттиска: матричный, струйный, лазерный.

Дополнительные внешние устройства реализуют следующие возможности:

сканер позволяет с помощью оптики считывать графическую и текстовую информацию с листа в компьютер;

дигитайзер обеспечивает оцифровку считываемой с планшета информации, например, изображение карт;

кодирующий планшет – «электронное перо» художника – вводит в компьютер движение карандаша по планшету;

цифровой фотоаппарат позволяет записать фотографию в виде файла;

мультимедийный проектор позволяет демонстрировать на большом экране изображение с экрана монитора;

плоттер – устройство для вывода графической информации с использованием пишущего узла типа «перо», позволяет выдавать на бумажный лист проектно-конструкторскую документацию, технические чертежи и т.п.;

стример используют для хранения больших объемов информации на магнитной ленте;

источники бесперебойного питания обеспечивают работу ПК при колебаниях напряжения в сети и его отключении.

Носители информации. Для хранения и переноса данных и программ с одного компьютера на другой используют дискеты, CD и DVD диски, магнитооптические диски, сменные диски большой емкости, флэш-память.

Устройства для коммуникации:

модем – устройство, которое соединяет два компьютера через обычные телефонные линии. С помощью модема можно обмениваться файлами, разговаривать, посылать электронную почту, факсы, подключаться к Интернету;

сетевой адаптер дает возможность подключать компьютер к локальной сети. Локальная сеть – это сеть, которая соединяет персональные компьютеры и другое офисное оборудование, позволяя пользователям обмениваться информацией и совместно использовать ресурсы (принтеры, модемы, устройства хранения и др.).

Компьютер, который предоставляет свои ресурсы для совместного использования другими компьютерами, называется сервером.

При входе в сеть необходимо ввести имя пользователя и пароль.

Представление информации в компьютере

Компьютер обрабатывает информацию (программы, текст, изображения, звуки), представленную в числовой форме в двоичной системе счисления, т.к. память построена из элементов, каждый из которых может находиться в одном из двух устойчивых состояний.

Единицей информации является 1 бит, т.е. двоичный разряд, который может принимать значение 0 или 1. Как правило, команды компьютера работают с 8 последовательными битами сразу, которые составляют 1 байт.

1 байт = 8 бит.

1 кбайт = 2¹⁰ байт =1024 байт.

1 Мбайт = 1024 кбайт.

Основные технические данные ПК

Можно выделить следующие основные технические данные ПК:

1) тип процессора (например, Pentium IV, Celeron, Atlon);

2) тактовая частота, на которой работает процессор (например, 600 МГц – 600 миллионов тактов в секунду);

3) объем ОЗУ – например, 128 Мбайт;

4) объем внешней памяти: для жесткого диска (винчестера) – десятки гигабайт, объем дискеты – 1, 4 Мбайт, CD-диска – 700 Мбайт;

5) тип монитора, размер экрана по диагонали, частота воспроизведения, число точек на экране, их размер;

6) тип принтера (матричный, струйный или лазерный) и его характеристики (цветной, черно-белый, ширина листа бумаги, скорость печати).

Техника безопасности и рабочее место пользователя

Источник опасности – электрический ток с переменным напряжением 220 В. Запрещается работать на ПК при вскрытом корпусе.

Неблагоприятные факторы:

– напряжение зрительного аппарата;

– долгое пребывание в статичной позе.

Правильная организация рабочего места пользователя поможет сохранить здоровье и высокую работоспособность.

Поза работающего должна быть удобной, ненапряженной и не должна приводить к быстрому утомлению. Наиболее эргономичным считается такое расположение клавиатуры, когда руки работающего согнуты в локтях приблизительно на прямой угол.

Верхняя часть монитора должна располагаться на уровне глаз или немного ниже. Рекомендуется устанавливать дисплей на расстоянии порядка полуметра от глаз. На экране не должно быть бликов от освещения, которые резко повышают утомляемость. Излишняя яркость и контрастность приводят к повышенной утомляемости глаз.

Не следует загромождать свои рабочие места посторонними вещами (сумками, портфелями и т.д.).

Правила эксплуатации компьютера

Компьютер необходимо оградить от толчков и вибраций, не следует двигать системный блок при включенном питании.

Нельзя закрывать доступ к вентиляционным отверстиям системного блока и монитора.

Не следует ставить компьютер вблизи сильных источников тепла.

Нельзя размещать дискеты вблизи источников магнитного поля, таких как, например, телевизор, динамики, телефон, т. к. это может привести к потере записанных данных.

Для поддержания компакт-дисков в хорошем состоянии не следует прикасаться к поверхности диска.

Нельзя прикасаться к экрану монитора пальцами и другими предметами.

Не рекомендуется часто включать и выключать компьютер.

При «зависании» компьютера (т.е. когда компьютер не реагирует на нажатие клавиш или кнопки мыши) для снятия программы или перезагрузки в первую очередь следует использовать комбинацию клавиш Ctrl+Alt+Del. Знак «+» между названиями клавиш указывает на то, что эти клавиши следует нажимать одновременно. Если компьютер не реагирует – нажать кнопку Reset, расположенную на системном блоке. Если и это не поможет – выключить питание.

Перед выключением ПК необходимо завершить выполнение всех программ и подготовить его к выключению с помощью команды Пуск/Завершение работы.

Описание клавиатуры ПК

Клавиатура предназначена для ввода данных и команд в компьютер. Стандартная клавиатура IBM PC – 101/102 клавиши. Клавиатура Windows имеет дополнительные клавиши для работы с операционной системой Windows.

В клавиатуре можно выделить три поля:

1) центральное поле, где расположены клавиши с буквами латинского и русского алфавита, цифрами и ряд управляющих клавиш;

2) функциональное поле в верхней части клавиатуры;

3) малое поле в правой части клавиатуры, где расположены цифровые и управляющие клавиши.

Некоторые функции управляющих клавиш:

Enter – клавиша ввода. Обычно завершает ввод команд;

Esc – Escape. Обычно используется для отмены какого-либо действия и выхода из режима в прикладной программе;

Сtrl – Control – управление. Действует только одновременно с нажатием другой клавиши;

Alt – изменение. Действует только совместно с другой клавишей;

Shift – смена регистров. Управление вводом прописных или строчных букв и ряда специальных символов;

Caps Lock – фиксация верхнего регистра (прописных букв). Повторное нажатие клавиши снимает этот режим;

Num Lock – включение/выключение малой цифровой клавиатуры;

PrintScreen – копирование изображения экрана в буфер обмена Windows;

Tab – табуляция. Перемещает курсор на несколько позиций;

BackSpace (стрелка влево) – возврат курсора на одну позицию влево с одновременным стиранием последнего введенного символа;

Insert – включение/выключение режима вставки символов;

Delete – удаление символа, на который указывает курсор;

Home – перемещение курсора в начало строки;

End – перемещение курсора в конец строки;

Page Up – переход на предыдущую страницу;

Page Down – переход на следующую страницу.

В различных операционных системах и прикладных программах сочетаниям клавиш (т. е. одновременному нажатию нескольких клавиш) могут быть назначены свои действия.

Ctrl+Alt+Del – повторная загрузка операционной системы MS-DOS, вызов окна «Завершение работы программы» в Windows 98.

Ctrl+Shift или левый Alt+Shift – переключение раскладки клавиатуры в Windows.

Использование мыши

Для работы с современными операционными системами и программами практически обязательным является использование мыши или иного заменяющего ее устройства (трекбола, сенсорной панели). Эти устройства называют указательными устройствами, т.к. они позволяют указывать на те или иные элементы на экране.

Основные действия, выполняемые с помощью мыши:

установка указателя – перемещение манипулятора «мышь» по поверхности стола, при этом указатель мыши переводится в нужную позицию;

щелчок – нажать и быстро отпустить кнопку мыши;

двойной щелчок – дважды быстро нажать и отпустить кнопку мыши;

перетаскивание – установить указатель на объект, нажать клавишу мыши и, не отпуская ее, переместить в другое место, затем отпустить кнопку.

По умолчанию основной считается левая кнопка мыши.

Порядок выполнения работы

1. Изучить описание лабораторной работы и ответить на контрольные вопросы.

2. Включить ПК. Ввести имя пользователя и пароль.

3. Ознакомиться с учебными материалами на компьютере.

4. Запустить программу-тренажер клавиатуры.

5. Набрать текст.

6. Выключить ПК.

Контрольные вопросы

1. Из каких блоков состоит ПК?

2. Каковы основные технические характеристики ПК?

3. Перечислите устройства ввода и вывода.

4. Как осуществить ввод русского алфавита, английского алфавита, цифр, специальных символов?

Содержание отчета

1. Записать назначение и основные характеристики устройств.

2. Перечислить устройства

Лабораторная работа № 2

СТРУКТУРА ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ MS DOS. ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА

Цель работы: изучить состав операционной системы MS-DOS и структуру хранения информации в компьютере.

Начальные сведения о DOS

Что такое операционная система

Операционная система (ОС) – это комплекс программ по управлению работой аппаратной части компьютера и организации взаимодействия пользователя и компьютера. Операционная система необходима потому, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управление ресурсами компьютера – это операции очень низкого уровня (очень простые операции), поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч элементарных операций. Операционная система скрывает от пользователя эти сложные и ненужные ему подробности и предоставляет ему удобный интерфейс (среду, оболочку, способ взаимодействия) для работы. Операционная система осуществляет загрузку в оперативную память программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные вспомогательные функции по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении. Она выполняет также различные вспомогательные действия, например печать или копирование файлов (поименованных объемов информации).

Наиболее распространенными ОС являются MS DOS, Windows NT/95/98/2000/ME/XP фирмы Microsoft Corp., OS/2, UNIX, LINUX.

Основные составные части DOS

Загрузчик операционной системы – это программа, находящаяся в первом секторе каждой дискеты с операционной системой DOS (системной дискеты). Функция этой программы заключается в считывании в память еще двух модулей операционной системы.

На жестком диске (винчестере) загрузчик операционной системы состоит из двух частей. Это связано с тем, что винчестер может быть разбит на несколько разделов (логических дисков). Первая часть загрузчика находится в первом секторе винчестера, программа выбирает, с какого из разделов жесткого диска следует продолжить загрузку. Вторая часть загрузчика находится в первом секторе этого раздела, она считывает в память модули DOS и передает им управление.

Дисковые файлы IO.SYS, MSDOS.SYS – основные системные файлы MS DOS. Они загружаются в оперативную память компьютера загрузчиком операционной системы и остаются там постоянно до тех пор, пока включен компьютер. В версиях до 7.0 MS DOS файл IO.SYS представляет собой дополнение к базовой системе ввода-вывода в ПЗУ, а файл MSDOS.SYS реализует основные высокоуровневые услуги DOS. В MS DOS 7.0, входящей в состав Windows 95, файл IO.SYS содержит программы DOS, задает параметры загрузки DOS и Windows.

Командный процессор DOS обрабатывает команды, вводимые пользователем. Командный процессор находится в дисковом файле COMMAND.COM на диске, с которого загружается операционная система. Команды, которые COMMAND.COM выполняет самостоятельно, называются внутренними. Для выполнения внешнихкоманд процессор ищет на дисках нужную программу, загружает ее в память и передает ей управление. По окончании работы программы процессор удаляет программу из памяти и выдает сообщение о готовности к выполнению последующих программ.

Внешние команды DOS – это программы, поставляемые вместе с операционной системой в виде отдельных файлов. Эти программы выполняют действия обслуживающего характера.

Драйверы устройств – это специальные программы, которые дополняют систему ввода-вывода DOS и обеспечивают обслуживание новых устройств или нестандартное использование имеющихся устройств. Драйверы загружаются в память компьютера при загрузке операционной системы, их имена указаны в CONFIG.SYS.

Базовая система ввода-вывода (BIOS – Basic Input Output Sys­tem ), находящаяся в постоянной памяти (постоянном запоминающем устройстве, ПЗУ) компьютера, формально не является частью MS DOS, однако тесно с ней связана. BIOS содержит не только программы проверки памяти и устройств компьютера при включении, но и программы для выполнения базовых (низкоуровневых) операций ввода-вывода с монитором, клавиатурой, дисками, принтером. Кроме того, BIOS содержит программу вызова загрузчика операционной системы.

Загрузка DOS

При включении компьютера происходит начальная загрузка: запускаются программы тестирования оборудования, находящиеся в BIOS. Результаты самопроверки передаются пользователю посредством коротких и длинных гудков встроенного динамика. После инициализации видеоадап­тера сообщения выводятся на экран. При нахождении ошибки на экран выводится ее код.

После проверки и инициализации устройств компьютера программа начальной загрузки, находящаяся в BIOS, пытается загрузить операционную систему. Как правило, программа начальной загрузки начинает поиск программы-загрузчика операционной системы с дисковода. При отсутствии системнойдискеты загрузка происходит с винчестера.

Начальная загрузка выполняется автоматически:

– при включении электропитания компьютера;

– при нажатии кнопки Reset на корпусе компьютера,

а также по требованию пользователя – при нажатии клавиш Ctrl+Alt+Del в DOS или выборе соответствующего пункта меню в Windows.

При загрузке MS DOS в память компьютера считываются модули IO.SYS и MSDOS.SYS и им передается управление. Потом загружаются драйверы устройств и устанавливаются параметры операционной системы из CONFIG.SYS. Если файл CONFIG.SYS отсутствует, все параметры устанавливаются по умолчанию. Далее читается командный процессор COMMAND.COM, и ему передается управление. Командный процессор выполняет командный файл AUTOEXEC.BAT, в котором находятся программы и команды, выполняемые при каждом запуске компьютера. На этом процесс загрузки операционной системы заканчивается. DOS выдает приглашение, показывающее, что она готова к работе.

Структура хранения информации

Файлы

Информация на дисках (дискетах, винчестерах, компакт-дисках и других носителях информации) хранится в файлах. Файл – это именованная область внешней памяти для хранения программ, данных и т.д. Файл – это основной информационный объект («видимый» для пользователя), с которым работает операционная система.

Название (имя) файла состоит из двух частей: собственно имени файла и расширения. Обычно расширение служит для идентификации содержимого файла по типу. Имя и тип разделены точкой. В MS DOS имя состоит не более чем из восьми символов, тип – не более чем из трех символов.

В имени и типе файла в MS DOS запрещается использовать следующие символы: \ / < > | [ ].:; “ = +? * пробел.

Тип можно не указывать, при отсутствии типа точка не обязательна.

В DOS существуют стандартные обозначения типов файлов, которые позволяют определять характер файлов визуально, например:

COM, EXE – исполнимые файлы (готовые к выполнению программы);

BAT – пакетный файл, содержащий команды DOS;

SYS – системный файл;

TXT – текстовый файл;

BAK – файл-копия (старый файл).

Работа с устройствами. Операционная система DOS позволяет с помощью специальных (зарезервированных) имен осуществлять ввод и вывод информации не только с файлами на дисках, но и с различными устройствами компьютера. При этом работа с этими устройствами происходит так же, как с файлами, только в соответствующей команде необходимо вместо имени файла на диске указать имя устройства.

Имена устройств не могут быть использованы в качестве имен файлов. Эти имена таковы:

PRN – принтер;

LPT1-LPT4 – устройства, присоединяемые к параллельным портам 1-4 (обычно это принтеры);

AUX – дополнительное устройство, присоединяемое к асинхронному последовательному порту 1;

COM1-COM3 – устройства, присоединяемые к асинхронным последовательным портам 1-3;

CON – при вводе - клавиатура, при выводе - экран;

NUL – «пустое» устройство, все операции ввода-вывода для этого устройства игнорируются.

Если добавить к этим именам какое-либо расширение, все равно DOS будет воспринимать это как обращение к устройству. Однако расширения имени файлов.CON,.PRN,.AUX,.NUL вполне допустимы.

Каталоги

При интенсивном использовании ПК число файлов неизбежно растет, и найти нужный файл на диске становится все сложнее. Возможность как-то структурировать, упорядочить дисковое пространство дают каталоги (или директории). В настоящее время их называют папками. Каталог – это специальное место на диске, в котором хранятся имена файлов, сведения о размере файлов, времени их последнего обновления, атрибуты (свойства) файлов.

Все каталоги (кроме корневого) на самом деле являются файлами специального вида. Каждый каталог имеет имя, и он может быть зарегистрирован в другом каталоге. Если каталог Х зарегистрирован в каталоге Y, то говорят, что Х – подкаталог Y.

Требования к именам каталогов те же, что и к именам файлов.

На каждом диске имеется один главный или корневой каталог. В нем регистрируются файлы и подкаталоги (каталоги 1-го уровня). В каталогах 1-го уровня регистрируются файлы и каталоги 2-го уровня и т.д. Получается иерархическая древообразная структура каталогов на диске.

Каталог, с которым в настоящий момент работает пользователь, называется текущим.

Маршрут (путь) файла. При сложной, древовидной структуре файлов на диске для указания файла уже недостаточно задать только его имя: одноименные, но различные по содержанию файлы могут фигурировать в нескольких каталогах. Для точной идентификации (указания) файла необходимо кроме имени указать его местоположение – цепочку подчиненных каталогов. Такая цепочка называется маршрутом или путем по файловой системе. Имена каталогов разделяются символом «\».

Если путь начинается с символа «\», то маршрут вычисляется от корневого каталога диска, иначе – от текущего диска. Символы «..» вместо имени каталога означают вышестоящий каталог (надкаталог).

Имена дисководов и логические диски

В ПК обычно имеется несколько дисководов – накопителей на жестких дисках, дискетах, компакт-дисках и т.д. На каждом из них могут находиться файлы и каталоги. Дисководы именуют буквами латинского алфавита А:, В:, С: и т.д. Имена А: и В: зарезервированы для дисководов для дискет, а имя С: обычно соответствует диску, с которого производится загрузка операционной системы. Текущий дисковод – это тот, с которым пользователь работает в настоящий момент.

Под логическим диском в компьютере понимают любой носитель информации, с которым операционная система работает как с единым целым объектом. Так, физически один жесткий диск (винчестер) может быть поделен на несколько разделов. Эти разделы и являются теми объектами, которые операционная система воспринимает как единые целые объекты – логические диски. Именно логические диски обычно именуют буквами латинского алфавита. В качестве логического диска может быть использована также и часть оперативной памяти – электронный диск. Пользователь локальной сети может присоединить к своему компьютеру диск или папку другого компьютера и работать с ним как со своим диском.

Полное имя файла

Файл полностью задается следующими элементами:

1) именем диска (оно может отсутствовать);

2) местоположением (маршрутом): цепочкой имен каталогов, в которой каждый последующий является подкаталогом предыдущего (маршрут также может отсутствовать);

3) собственно именем файла: