Технические средства информатизации

ТЕХНИЧЕСКИЕ 
СРЕДСТВА 
ИНФОРМАТИЗАЦИИ

Л.Г. ГАГАРИНА
Ф.С. ЗОЛОТУХИН

2-е издание, переработанное и дополненное

Рекомендовано Научно-методическим советом Московского государственного
института электронной техники (технического университета) в качестве
учебного пособия для студентов среднего профессио нального образования,
обучающихся по техническим специальностям

Москва
ИНФРА-М
2021

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

УДК 004(075.32)
ББК 32.973я723
 
Г12

А в т о р ы:
Гагарина Л.Г., доктор технических наук, профессор, директор Института системной и программной инженерии и информационных 
технологий Национального исследовательского университета «Московский институт электронной техники» (гл. 1–3, 5, 7);
Золотухин Ф.С., аспирант Национального исследовательского университета «Московский институт электронной техники» (гл. 2, 4–6)
Р е ц е н з е н т ы:
Лисов О.И., доктор технических наук, профессор;
Беляев А.А., доктор технических наук, профессор

ISBN 978-5-16-016140-2 (print)
ISBN 978-5-16-108495-3 (online)

© Гагарина Л.Г., 2010
© Гагарина Л.Г., Золотухин Ф.С., 
2021, с изменениями 

Гагарина Л.Г.
Г12 
 
Технические средства информатизации : учебное пособие / 
Л.Г. Гагарина, Ф.С. Золотухин. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва : 
ИНФРА-М, 2021. — 260 с. — (Среднее профессио нальное образование). — DOI 10.12737/1083293.

ISBN 978-5-16-016140-2 (print)
ISBN 978-5-16-108495-3 (online)
Приведена систематизация основных конструктивных элемен тов 
ЭВМ и средств вычислительной техники, изложены принципы их работы 
и особенности функционирования. Рассмотрены методы модернизации 
и отладки. Проанализированы вопросы совместимости, конфи гурации 
и рацио нального использования оборудования.
Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов среднего профессио нального образования последнего 
поколения.
Для студентов, аспирантов, научных сотрудников, преподавателей высших и средних профессиональных учебных заведений, а также для всех 
интересующихся устройством персо нального компьютера.

УДК 004(075.32)
ББК 32.973я723

Список сокращений

АЦП — аналого-цифровой преобразователь
БП — блок питания
BM — вычислительная машина
ЗУ — запоминающее устройство
ОЗУ — оперативное запоминающее устройство
ОП — оперативная память
ОС — операционная система
ПЗУ — постоянное запоминающее устройство
ПК — персо нальный компьютер
ПО — программное обеспечение
СУБД — система управления базами данных
ТСИ — технические средства информатизации
ЦВМ — цифровые вычислительные машины
ЦП — центральный процессор
ЭВМ — электронная вычислительная машина
ЭЛТ — электронно-лучевая трубка

Предисловие

В связи с утверждением в 2019 г. нацио нального проекта «Цифровая экономика Российской Федерации», состоящего из федеральных проектов «Информационная инфраструктура», «Информационная безопасность», «Цифровые технологии», «Цифровое 
государственное управление», «Умный город», «Нормативное 
регулирование цифровой среды», «Кадры для цифровой экономики», реализацию которых невозможно представить без применения современных информационных технологий. Информационные технологии, в свою очередь, основываются на различных 
видах обеспечения (программном, аппаратном и др.), в состав 
которого обязательно входят технические средства информатизации или совокупность систем, машин, приборов, механизмов, 
устройств и прочих видов оборудования, предназначенных для автоматизации разных технологических процессов информатики, 
выходным продуктом которых являются информация (сведения, 
знания) или данные, используемые для удовлетворения информационных потребностей в разных областях предметной деятельности общества.
В связи с вышесказанным изучение современных технических 
средств информатизации, их составляющих и компонентов, а также 
одноименной дисциплины в указанной предметной области является одной из первоочередных задач сегодняшнего студента, вчерашнего выпускника школы или колледжа.
Предлагаемое учебное пособие посвящено специфике технических средств информатизации с учетом тенденций цифровизации 
современного общества.
Пособие состоит из семи глав, в конце каждой из них для закрепления изложенного материала приведены контрольные вопросы.
Глава 1 посвящена основам теории информации, а также определению основных понятий и детальной классификации средств 
информатизации с точки зрения выполняемых функций.
В главе 2 рассмотрена история развития ЭВМ и вычислительной 
техники в целом.
Глава 3 знакомит с основными конструктивны ми элементами 
компьютера и принципами их работы.
Глава 4 посвящена общей характеристике периферийных 
средств, осо бенностям их функционирования, а также дисковой 
подсистеме.

В главах 5 и 6 приведено подробное описание различных 
составляю щих элемен тов компьютера: видеоподсистемы, звуковой 
подсис темы, устройств ввода и вывода информации; даны приме ры 
различных устройств, рассмотрены механизм их работы и практическое применение в различных предметных областях.
В главе 7 изложены особенности практического использования 
компонентов ЭВМ и рекомендации по оптимальной конфигурации 
и отладке оборудования.
В качестве отличительной особенности данного учебного пособия следует отметить наглядность и простоту изложения материала. Содержание пособия не только служит образовательным 
целям, но и представляет практический интерес и может применяться в повседневной жизни.
В результате освоения материала учебного пособия (дисциплины) обучающийся будет:
знать
 
• основные конструктивные элемен ты средств вычислительной 
техники;
 
• периферийные устройства вычислительной техники;
 
• нестандартные периферийные устройства;
 
• назначение и принципы работы основных узлов современных 
технических средств информатизации (ТСИ);
 
• структурные схемы и порядок взаимодействия компонентов 
ТСИ;
уметь
 
• выбирать рацио нальную конфигурацию оборудования в соответствии с решаемой задачей;
 
• определять совместимость аппаратного и программного обеспечения;
 
• различать функцио нальные и архитектурные особенности мобильных ТСИ для последующей модернизации;
владеть
 
• навыками модернизации аппаратных средств, организации ремонта и обслуживания компонентов ТСИ.
Учебное пособие предназначено в первую очередь студентам 
средних технических заведений, обучающимся по направлениям 
подготовки 09.02.04 «Информационные системы (по отраслям)», 
09.02.03 «Программирование в компьютерных системах», 09.02.02 
«Компьютерные сети», а также будет полезно преподавателям 
втузов, курсов повышения квалификации и центров сертификации.

Глава 1. 
ИНФОРМАЦИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ 
СРЕДСТВА ИНФОРМАТИЗАЦИИ

1.1. ИНФОРМАЦИЯ: ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ПОНЯТИЯ

Информационные потоки в обществе увеличиваются с каж дым 
днем, и этот процесс носит лавинообразный характер. Развитие современного общества напрямую зависит от роста производительности труда, потребления и накопления информации 
во всех областях человеческой деятельности, и вообще, вся жизнь 
человека так или иначе связана с получением, накоплением и обработкой информации.
За последнее столетие появилось множество предметных областей, которые почти на 100% потреб ляют и производят информацию, например дизайн, создание программного обеспече ния 
и реклама, и даже те сферы человеческой жизни, которые немыслимы без своего материального воплощения, теперь все более активно расширяются до производства и манипулирования цифровой 
информацией.
Термины «интернет вещей», «цифровое авто», «умный дом» 
и «промышленность-как-сервис» (as-a-Service Industry), получившие распространение только в последние годы, подразумевают, 
что привычная нам персо нальная техника от утюгов до стиральных 
машин начинает функционировать через подключение к беспроводным сетям, а дополненная и виртуальная реальность — что люди 
в скором времени могут потерять потребность во многих когда-то 
незаменимых предметах.
По своему значению для развития общества информация приравнивается к важнейшим ресурсам наряду с сырьем и энергией. В развитых странах большинство населения сейчас занято 
не в сфере производства, а в сфере обслуживания и обработки информации, и даже меньшая часть занятых в традиционных профессиях уже не существует в отрыве от цифровых технологий и помощи автоматизации рабочих процессов, по это му современную 
эпоху зачастую называют постиндустриальной.
Вместе с тем можно отметить и новую тенденцию, заключающуюся во все большей информационной зависимости общества 
в целом и отдельного человека в частности. Именно по это му в по

следнее время появились такие терминологические категории, как 
«информационная политика», «информационная безопас ность», 
«информационная война» и т.д. Государственная экономика европейских государств получает помощь от систем искусственного 
интеллекта и зависит от их моделирования, анализа и предсказания 
поведения рыночных конъюнктур, широкообхватного мониторинга 
и рекомендаций.
Столь же ярко демонстрирует повышение роли информации 
в производственных процессах появление в XX в. такого поня тия, 
как «промышленный шпионаж». Объектом похищения ста новятся 
не материальные ценности, а чистая информация. Это обстоятельство подчеркивает, насколько важна информация для современного общества.
Слово «информация» произошло от латинского informatio, что 
означает разъяснение, изложение какого-либо факта, события, явления. Существование множества определений этого термина обусловлено сложностью, специфично стью и многообразием информации, а также подходов к ее толко ванию.
В значительном числе книг и статей, в том числе научных, понятие информации просто приравнивается к понятию данных, которые существуют не сами по себе, а только в контексте производимых над ними операций или процессов, в которых они участвуют.
Согласно количественно-информационному подходу, предложенному американским ученым К. Шенноном, информация определяется как мера неопределенности (энтро пия) события. Однако 
в отличие от термодинамической энтропии, у которой есть четкие 
единицы измерения (кельвин на джоуль), информация Шеннона 
представлена некоторой безразмерной величиной. Теория также 
неявно утверждает, что случайный набор строк из букв и слов 
должен переносить больше информации, чем структурированный, 
неравномерный, предсказуемый и семантически избыточный человеческий язык вроде русского или английского. Эти особенности 
делали подход уязвимым для критики и вынуждали его сторонников развивать и уточнять теорию далее. Например, фундамент, 
заложенный Шенноном, был использован одним из основоположников кибернетики Н. Вейнером, который поменял знак в формуле для информации К. Шеннона и начал описывать ее как «негативную энтропию», или негэнтропию.
Если рассматривать информацию как свойство материи, то ее 
содержат любые сообщения, воспринимаемые че ловеком или приборами. Сторонником этой концепции был в свое время академик В.М. Глушков, который считал, что инфор мация как свойство 

материи создает представление о ней. Ин формация не может существовать вне материи, а значит, она су ществовала и будет существовать вечно — ее можно накапливать, хранить и перерабатывать.
Существует логико-семантический подход, сформулированный 
Ф. Дретске, в соответствии с которым информация трактуется 
как знание, причем не любое, а та его часть, которая используется для ориентировки, активного действия, для управления 
и самоуправ ления. Все формы сигналов, и особенно физические 
сигналы, переносят какую-то информацию — по меньшей мере 
о своем происхождении. Например, стук в дверь несет информацию 
о том, что кто-то стоит на пороге, а фотография — об изображаемой 
сцене. Этот стук в дверь создает звуковые волны, которые воспринимаются человеком и доставляют ему знание о присутствии гостя, 
и так передаваемая информация неизбежно превращается в знание.
Развитием этой концепции является объективно-прагматический подход, впервые предложенный Дж. Мингерсом. Теория добавляет в формулу взаимодействия с информацией ее импортирование адресатом: некоторая объективная информация («предлагаемое содержание» сигнала, или «правда») способна генерировать 
субъективное, хотя и не целиком индивидуалистское, значение.
Субъективно-прагматический подход У. Кеттинджера и Я. Ли 
определяет информацию как строго зависимую от пользователя: 
«производство информации из данных требует знания, а когда 
знание отличается, то отличается и информация»1.
Такое разнообразие определений информации отчасти обусловлено распространенным использованием этого термина среди 
множества относительно не связанных друг с другом дисциплин: 
от физики, где она воспринимается в контексте материи и энергии, 
до истории и философии с ее эмпирическими и семантическими 
взглядами на информацию.
В Федеральном законе от 27.07.2006 № 149-ФЗ «Об информации, инфор мационных технологиях и о защите информации» 
дано следующее определение: информация — сведения (сообщения, данные) независимо от формы их представления.
Разнообразие источников и потребителей информации при вело 
к существованию различных форм ее представления: сим вольной, 
текстовой, численной, графической, звуковой и др. Рассмотрим некоторые из них.

1 
Kettinger W.J., Li Y. The infological equation extended: towards conceptual 
clarity in the relationship between data, information and knowledge // European 
Journal of Information Systems. 2010. № 19. Р. 416.

Символьная форма подразумевает использование символов — 
букв, цифр, знаков и т.д. Эта наиболее простая форма применя ется 
на практике только для передачи несложных сигналов о раз личных 
событиях.
Более сложной является текстовая форма представления информации. В ней также применяются символы, однако ин формация 
заложена не только в них, но и в их сочетании, по рядке следования. 
Благодаря взаимосвязи символов и ото бражению речи текстовая 
информация чрезвычайно удобна и широко распространена в деятельности человека (книги, брошюры, журналы, различного рода 
докумен ты, аудиозаписи и т.д.).
Наиболее емкой и сложной является графическая форма представления информации, к которой относятся фотографии, схемы, 
чертежи и рисунки.
Во всем многообразии подходов к определению исследуемо го 
понятия неизменным является тот факт, что информация не может 
существовать вне материи или, конкретнее, вне матери ального носителя. Материальным носителем информации может быть любой 
материальный объект, например: бумага, на которой написано сообщение, гибкий или жесткий магнитный диск с за писанными данными, экран монитора, на котором отображают ся данные, и т.д.
Источником любой информации являются данные, которые 
накапливаются, систематизируются, обрабатываются и отображаются.
К основным операциям с данными относятся:
 
• накопление и систематизация;
 
• представление;
 
• обработка.
Накопление и систематизация данных предполагают организацию такого размещения данных, которое обеспечивает быст рый 
поиск и отбор нужных сведений, обновление данных, их за щиту 
от искажений и т.д.
Представление данных заключается в их преобразовании в вид, 
удобный либо для последующей обработки, либо для поль зователя 
(текст, иллюстрация, диаграмма, звук, видео и др.), либо для электронных вычислительных машин (ЭВМ).
При обработке данных формируются новые виды данных на основе ранее накопленных, например, использование мето дов прогнозирования статистических данных события за про шедший период 
позволяет прогнозировать это же событие в будущем и т.д. Новые 
данные могут быть подвергнуты после дующей обработке и принесут более глубокие, точные обоб щения.

Бурное развитие информационных технологий связано с появлением специальных устройств, ориентированных на хранение 
и преобразование информации, — ЭВМ или компьютеров.
Компьютеры, построенные с учетом классических архитектур, 
используют цифровое (дискретное) представле ние данных на различных (магнитных, оптических и др.) носите лях. Для этого первичные данные посредством технических и программных средств 
ЭВМ преобразуются в машинный код. Данные, представленные 
в ЭВМ, условно делятся на простые и сложные. К простым данным 
относятся числовые, символьные, бинар ные, графические данные, 
а также звук и видео, к сложным — массивы и списки данных, разнотипные таб лицы.
Разные типы данных предполагают различные способы их преобразования. Например, числовые данные преобразуются арифметическими действиями (умножение, деление и др.), гра фические — 
путем изменения цвета, яркости или кон трастности. Звук усиливают или ослаб ляют, замедляют или уско ряют и т.д.
Элементарной единицей информации принято считать 1 бит — 
один символ двоичной системы счисления, который принимает 
два значения: ноль либо единица. Два символа двоичной систе мы 
позволяют закодировать уже четыре различных значения, три — 
восемь и т.д. Увеличение двоичной последовательности на один 
символ удваивает число бит данных. Для измерения объ емов 
данных, хранимых в ЭВМ, используются единицы измере ния, приведенные в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Информационная емкость двоичных чисел

Количество
символов
Информационная емкость
Название
Примерный объем 
печатного текста

1
1 Б
Бит
—

8
256 Бт
Байт
Одна буква

10
1024 Кб
Килобайт, Кб
0,5 страницы

20
1024 Кб
Мегабайт, Мб
500 страниц

30
1024 Мб
Гигабайт, Гб
1000 книг

40
1024 Гб
Терабайт, Тб
1 млн книг

50
1024 Тб
Петабайт, Пб
—

60
1024 Пб
Экзабайт, Эб
—

70
1024 Эб
Зеттабайт, Зб
—

80
1024 Эб
Йоттабайт, Йб
—

Изначально приставки предназначались для обозначения 
единиц измерения физических параметров в системе СИ; в настоящее время используются для единиц измерения ин формации.
В информатике общепринятый смысл приставок «кило», «мега» 
и других трансформируется, поскольку со ответствует увеличению 
не в 1000, а в 1024 раза (табл. 1.2).

Таблица 1.2

Соответствие единиц измерения объемам данных

Название
Двоичное слово
Объем данных, байт

Килобайт
210
1024

Мегабайт
220
1 048 576

Гигабайт
230
1 073 741 824

Терабайт
240
1 099 511 627 776

Петабайт
250
1 125 899 906 842 624

Экзабайт
260
1 152 921 504 606 846 976

Зеттабайт
270
1 180 591 620 717 411 303 424

Йоттабайт
280
12 089 281 614 629 174 706 176

Бит (Binary digiT, BIT) введен в 1946 г. американским ученымстатистиком Дж. Тьюки для обозначения одного дво ичного разряда, принимающего значение 0 или 1. Байт (BinarY TErm, BYTE) 
обозначает одно двоичное восьмиразрядное слово.
Первые приставки кило (kilo, k, 103) — тысяча и мега (mega, m, 
106) — миллион появились в 1789 г. после Великой французской 
революции с переходом на метрическую систему мер. После Вто рой 
мировой войны этот ряд приставок был продолжен и по явились две 
следующие: гига (giga, G, 109) — миллиард и тера (tera, T, 1012) — 
триллион. В 1975 г. Генеральная конференция мер и ве сов ввела 
еще две приставки: пета (peta, P, 1015) — квадриллион и экза (exa, 
E, 1018) — квинтиллион. В последнем издании Британ ской энциклопедии упоминаются еще две приставки: зетта (zetta, Z, 1021) — 
секстиллион и йотта (yotta, Y, 1024) — септиллион.

1.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ 
ИНФОРМАТИЗАЦИИ

Технические средства информатизации — это совокупность систем, машин, приборов, механизмов, устройств и прочих