Технические средства информатизации

 
 
 
 
А. И. Канарейкин 
 
 
 
 
 
 
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ИНФОРМАТИЗАЦИИ 
 
 
 
Учебник 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2024
 
 

УДК 004.3 
ББК 32.81 
К19 
 
 
 
 
Рецензенты: 
 
доктор физико-математических наук, профессор кафедры физики и математики 
ФГБОУ ВО «Калужский государственный университет  
им. К. Э. Циолковского» Степович Михаил Адольфович; 
 
кандидат физико-математических наук, доцент кафедры систем  
автоматического управления Калужского филиала МГТУ им. Н. Э. Баумана 
Серегина Елена Владимировна 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Канарейкин, А. И. 
К19  
Технические средства информатизации : учебник / А. И. Канарейкин. – 
Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. – 136 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1883-6 
 
Изложены все базовые понятия разделов архитектура ПК, алгебраические структуры, cистемный блок ПК, средства хранения данных, устройства вывода данных, 
устройства ввода данных, устройства обмена данных программы дисциплины «Технические средства информатизации». 
Для студентов учреждений среднего профессионального образования всех 
направлений и специальностей, обучающихся по дисциплине «Информатика». 
 
УДК 004.3 
ББК 32.81 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1883-6 
” Канарейкин А. И., 2024 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024
 
 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………… 4 
 
РАЗДЕЛ 1. АРХИТЕКТУРА ПК………………………………………………… 5 
ཙ Лекция № 1. Основы кодировки данных…………………………………….. 5 
ཙ Лекция № 2. Аппаратные платформы и программные решения…………. 13 
ཙ Лекция № 3. Безопасность, гигиена, эргономика, ресурсосбережение…... 16 
 
РАЗДЕЛ 2. СИСТЕМНЫЙ БЛОК ПК………………………………………… 20 
ཙ Лекция № 4. Строение системного блока. Материнская плата…………… 
20 
ཙ Лекция № 5. Процессор……………………………………………………… 26 
 
РАЗДЕЛ 3. СРЕДСТВА ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ…………………………….. 32 
ཙ Лекция № 6. Энергозависимая память……………………………………… 
32 
ཙ Лекция № 7. Флэш-память…………………………………………………... 34 
 
РАЗДЕЛ 4. УСТРОЙСТВА ВЫВОДА ДАННЫХ……………………………. 44 
ཙ Лекция № 8. Представление графических данных………………………… 44 
ཙ Лекция № 9. Мониторы. Мультимедийные проекторы. Принтеры.  
Плоттеры………………………………………………………………………… 61 
 
РАЗДЕЛ 5. УСТРОЙСТВА ВВОДА ДАННЫХ………………………………. 69 
ཙ Лекция № 10. Клавиатура. Устройства манипуляторного типа………….. 69 
ཙ Лекция № 11. Сканеры. Цифровые фото- и видеокамеры………………… 75 
 
РАЗДЕЛ 6. УСТРОЙСТВА ОБМЕНА ДАННЫМИ…………………………. 86 
ཙ Лекция № 12. Аналоговый и цифровой сигналы………………………….. 86 
ཙ Лекция № 13. Видеокарты. Аудиооборудование………………………….. 89 
 
РАЗДЕЛ 7. СРЕДСТВА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ…………………………….. 94 
ཙ Лекция № 14. Формы и методы передачи данных………………………… 94 
ཙ Лекция № 15. Интерфейсы подключения периферийных устройств…… 114 
 
РАЗДЕЛ 8. СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ……………. 124 
ཙ Лекция № 16. Основные способы контроля передачи информации……. 124 
ཙ Лекция № 17. Средства контроля передачи данных. Защита данных 
в компьютерных сетях………………………………………………………… 126 
 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………... 132 
 
 
 
3 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Основная цель изучения технических средств информатизации в средних 
специальных учебных заведениях состоит в том, чтобы дать студентам набор 
математических знаний и навыков, необходимых для изучения других программных дисциплин, использующих в той или иной мере математику, для 
умения выполнять практические расчеты, для формирования и развития логического мышления. 
Рассмотрены физические основы, аппаратные средства, конструктивные 
особенности, технические характеристики и особенности эксплуатации современных технических средств информатизации: компьютеров, устройств подготовки, ввода и отображения информации, систем обработки и воспроизведения 
аудио- и видеоинформации, телекоммуникационных средств, устройств для работы с информацией на твердых носителях. Уделено внимание организации рабочих мест при эксплуатации технических средств информатизации. 
Для студентов учреждений среднего профессионального образования. 
 
4 

РАЗДЕЛ 1. АРХИТЕКТУРА ПК 
 
ཙ Лекция № 1. Основы кодировки данных 
 
Основные понятия 
Информация и данные – это базовые понятия, которые используются в информатике. Эта наука занимается вопросами систематизации, хранения, обработки и передачи данных и информации средствами вычислительной техники. 
Эти понятия зачастую используются как синонимы, но между ними существуют и принципиальные различия. 
Определение. Данные – это совокупность сведений, которые зафиксированы на каком-либо носителе – бумаге, диске, пленке. 
Эти сведения должны быть в форме, пригодной для хранения, передачи и 
обработки. Дальнейшее преобразование данных позволяет получить информацию. Таким образом, информацией можно назвать результат анализа и преобразования данных. В базе хранятся различные данные, а система управления базой может выдавать по определенному запросу требуемую информацию. К 
примеру, можно узнать из школьной базы данных, кто из учеников живет на 
определенной улице или, кто в течение года не получил плохой отметки и др. 
Данные превращаются в информацию тогда, когда ими заинтересуются. Можно 
утверждать, что информация – это используемые данные. 
Отличительная черта современной информации и информации будущего  
ее цифровая форма. 
Уже сейчас во многих библиотеках печатные материалы сканируют и хранят как электронные данные на обычных или на компакт-дисках. Газеты и журналы теперь зачастую готовят в электронной форме, а печатают на бумаге 
только для распространения. Электронную информацию можно хранить вечно  
или столько, сколько нужно  в компьютерных базах данных. Гигантские объемы репортерской информации легко доступны через оперативные службы. 
Фотографии, фильмы и видеозаписи тоже преобразуются в цифровую информацию. С каждым годом совершенствуются методы сбора информации и 
превращения ее в квадрильоны крошечных пакетов данных. Как только цифровая информация помещается в то или иное «хранилище», любой, у кого есть 
персональный компьютер и средства доступа к базам данных, может «мгновенно» обратиться к ней и использовать ее по своему усмотрению. Характерная 
особенность нашего периода истории как раз в том и заключается, что информацию мы изменяем и обрабатываем совершенно новыми способами и гораздо 
быстрее. Появление компьютеров, «быстро и дешево» обрабатывающих и передающих цифровые данные, обязательно приведет к трансформации обычных 
средств связи в домах и офисах. 
Информация любого типа: символьная, графическая, звуковая, командная 
для представления на электронных носителях кодируется на основании алфавита, состоящего только из двух символов (0, 1). Информация, представленная в 
 
5 

аналоговом виде, для того, чтобы быть сохраненной в электронной памяти, 
оцифровывается и приводится к двоичному коду. 
Каждая ячейка электронной памяти обладает информационной ёмкостью  
1 бит. Физически, в зависимости от способа регистрации информации, это может быть конденсатор, находящийся в одном из двух состояний: разряжен (0), 
заряжен (1); элемент магнитного носителя: размагничен (0), намагничен (1); 
элемент поверхности оптического диска: нет лунки (0), есть лунка (1). Одним 
из первых носителей информации, представленной в двоичном коде, была бумажная перфокарта, пробитое отверстие на которой означало 1, а цельная поверхность 0. 
 
Кодирование информации 
Определение. Код – это набор условных сигналов для записи или передачи некоторых заранее определенных понятий. 
 
 
 
Любой способ кодирования характеризуется наличием основы (алфавит, 
спектр цветности, система координат, основание системы счисления…) и правил конструирования информационных образов на этой основе. 
Определение. Кодирование информации – это процесс формирования 
определенного представления информации. 
В более узком смысле под термином «кодирование» часто понимают переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для 
хранения, передачи или обработки. 
Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в 
числовой форме. 
Вся другая информация (например, звуки, изображения, показания приборов и т. д.) для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму. Например, чтобы перевести в числовую форму музыкальный звук, 
можно через небольшие промежутки времени измерять интенсивность звука на 
 
6 

определенных частотах, представляя результаты каждого измерения в числовой 
форме. С помощью программ для компьютера можно выполнить преобразования полученной информации, например, «наложить» друг на друга звуки от 
разных источников. 
 
 
 
Аналогичным образом на компьютере можно обрабатывать текстовую информацию. При вводе в компьютер каждая буква кодируется определенным 
числом, а при выводе на внешние устройства (экран или печать) для восприятия 
человеком по этим числам строятся изображения букв. Соответствие между 
набором букв и числами называется кодировкой символов. 
Как правило, все числа в компьютере представляются с помощью нулей и 
единиц (а не десяти цифр, как это привычно для людей). Иными словами, компьютеры обычно работают в двоичной системе счисления, поскольку при этом 
устройства для их обработки получаются значительно более простыми. Ввод 
чисел в компьютер и вывод их для чтения человеком может осуществляться в 
привычной десятичной форме, а все необходимые преобразования выполняют 
программы, работающие на компьютере. 
 
Единицы измерения информации 
Решая различные задачи, человек вынужден использовать информацию об 
окружающем нас мире. И чем более полно и подробно человеком изучены те 
или иные явления, тем подчас проще найти ответ на поставленный вопрос. Так, 
например, знание законов физики позволяет создавать сложные приборы, а для 
того, чтобы перевести текст на иностранный язык, нужно знать грамматические 
правила и помнить много слов. 
Количество информации зависит от новизны сведений об интересном для 
получателя информации явлении. Иными словами, неопределенность (т. е. неполнота знания) по интересующему нас вопросу с получением информации 
 
7 

уменьшается. Если в результате получения сообщения будет достигнута полная 
ясность в данном вопросе (т. е. неопределенность исчезнет), говорят, что была 
получена исчерпывающая информация. Напротив, если после получения сообщения неопределенность осталась прежней (сообщаемые сведения или уже были известны, или не относятся к делу), значит, информации получено не было 
(нулевая информация). 
Если подбросить монету и проследить, какой стороной она упадет, то мы 
получим определенную информацию. Обе стороны монеты «равноправны», поэтому одинаково вероятно, что выпадет как одна, так и другая сторона. В таких 
случаях говорят, что событие несет информацию в 1 бит. Если положить в мешок два шарика разного цвета, то, вытащив вслепую один шар, мы также получим информацию о цвете шара в 1 бит. 
ȿɞɢɧɢɰɚɢɡɦɟɪɟɧɢɹ информации называется бит (bit) – сокращение от английских слов binary digit, что означает двоичная цифра. 
В компьютерной технике бит соответствует физическому состоянию носителя информации: намагничено – не намагничено, есть отверстие – нет отверстия. При этом одно состояние принято обозначать цифрой 0, а другое – цифрой 1. Выбор одного из двух возможных вариантов позволяет также различать 
логические истину и ложь. Последовательностью битов можно закодировать 
текст, изображение, звук или какую-либо другую информацию. Такой метод 
представления информации называется двоичным кодированием (binary 
encoding). 
В информатике часто используется величина, называемая байтом (byte) и 
равная 8 битам. И если бит позволяет выбрать один вариант из двух возможных, то байт, соответственно, 1 из 256 (28). В большинстве современных ЭВМ 
при кодировании каждому символу соответствует своя последовательность из 
восьми нулей и единиц, т. е. байт. Соответствие байтов и символов задается с 
помощью таблицы, в которой для каждого кода указывается свой символ. Так, 
например, в широко распространенной кодировке Koi8-R буква «М» имеет код 
11101101, буква «И» – код 11101001, а пробел – код 00100000. 
Наряду с байтами для измерения количества информации используются 
более крупные единицы: 
1 Кбайт (один килобайт) = 210 байт = 1024 байта; 
1 Мбайт (один мегабайт) = 210 Кбайт = 1024 Кбайта; 
1 Гбайт (один гигабайт) = 210 Мбайт = 1024 Мбайта. 
Пример 1. Книга содержит 100 страниц; на каждой странице – 35 строк, в 
каждой строке – 50 символов. Рассчитаем объем информации, содержащийся в 
книге. 
Страница содержит 35 u 50 = 1750 байт информации. Объем всей информации в книге (в разных единицах): 
1750 u 100 = 175000 байт. 
175000 / 1024 = 170,8984 Кбайт. 
170,8984 / 1024 = 0,166893 Мбайт. 
 
 
 
8 

Системы счисления 
Определение. Система счисления (СС) – способ кодирования числовой 
информации, т. е. способ записи чисел с помощью некоторого алфавита, символы которого называют цифрами. 
Количество цифр, необходимых для записи числа в системе, называют основанием системы счисления. Основание системы записывается справа от 
числа в нижнем индексе. 
Различают два типа систем счисления: 

 позиционные, когда значение каждой цифры числа определяется ее позицией в записи числа; 
 непозиционные, когда значение цифры в числе не зависит от ее места в 
записи числа. 
Примером непозиционной системы счисления является римская: числа IX, 
IV, XV и т. д. Примером позиционной системы счисления является десятичная 
система, используемая повседневно. 
Любое целое число в позиционной системе можно записать в форме многочлена: 
 
Xs = {AnAn1An2…A2A1}s = AnSn1 + An1Sn2 + An-2Sn3 + … + A2S1 + A1S0, 
где S – основание системы счисления; 
 
An – цифры числа, записанного в данной системе счисления; 
 
n – количество разрядов числа. 
Пример 2. Число 629310 запишется в форме многочлена следующим образом: 
629310 = 6 ˜ 103 + 2 ˜ 102 + 9 ˜ 101 + 3 ˜ 100. 
 
Римская система счисления 
Римская система счисления является непозиционной системой. В ней для 
записи чисел используются буквы латинского алфавита. При этом буква I всегда означает единицу, буква – V пять, X – десять, L – пятьдесят, C – сто,  
D – пятьсот, M – тысячу и т. д. Например, число 264 записывается в виде 
CCLXIV. При записи чисел в римской системе счисления значением числа является алгебраическая сумма цифр, в него входящих. При этом цифры в записи 
числа следуют, как правило, в порядке убывания их значений, и не разрешается 
записывать рядом более трех одинаковых цифр. 
Чтобы записать число в римской системе счисления, необходимо разложить его на сумму тысяч, полутысяч, сотен, полусотен, десятков, пятерок, единиц. 
Пример 3. Десятичное число 28 представляется следующим образом: 
10  10  5  1  1  1 = XXVIII.  
Недостатком римской системы является отсутствие формальных правил 
записи чисел и, соответственно, арифметических действий с многозначными 
числами. По причине неудобства и большой сложности в настоящее время римская система счисления используется там, где это действительно удобно: в ли 
9 

тературе (нумерация глав), в оформлении документов (серия паспорта, ценных 
бумаг и др.), в декоративных целях на циферблате часов и в ряде других случаев. 
 
 
 
Ⱦɟɫɹɬɢɱɧɚɹɫɢɫɬɟɦɚɫɱɢɫɥɟɧɢɹ – в настоящее время наиболее известная 
и используемая. Изобретение десятичной системы счисления относится к главным достижениям человеческой мысли. Без нее вряд ли могла существовать, а 
тем более возникнуть современная техника. Причина, по которой десятичная 
система счисления стала общепринятой, вовсе не математическая. Люди привыкли считать в десятичной системе счисления, потому что у них по 10 пальцев 
на руках. 
Десятичная система впервые появилась в Индии примерно в VI веке новой 
эры. Индийская нумерация использовала девять числовых символов и нуль для 
обозначения пустой позиции. В ранних индийских рукописях, дошедших до 
нас, числа записывались в обратном порядке – наиболее значимая цифра ставилась справа. Но вскоре стало правилом располагать такую цифру с левой стороны. Особое значение придавалось нулевому символу, который вводился для 
позиционной системы обозначений. Индийская нумерация, включая нуль, дошла и до нашего времени. В Европе индусские приёмы десятичной арифметики 
получили распространение в начале ХIII в. благодаря работам итальянского математика Леонардо Пизанского (Фибоначчи). Европейцы заимствовали индийскую систему счисления у арабов, назвав ее ɚɪɚɛɫɤɨɣ. Это исторически неправильное название удерживается и поныне. 
Десятичная система использует десять цифр – 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9, а 
также символы «+» и «–» для обозначения знака числа и запятую или точку для 
разделения целой и дробной частей числа. 
В вычислительных машинах используется ɞɜɨɢɱɧɚɹɫɢɫɬɟɦɚɫɱɢɫɥɟɧɢɹ, 
её основание – число 2. Для записи чисел в этой системе используют только две 
цифры – 0 и 1. Вопреки распространенному заблуждению, двоичная система 
счисления была придумана не инженерами-конструкторами ЭВМ, а математиками и философами задолго до появления компьютеров, еще в ХVII–ХIХ веках. 
Первое опубликованное обсуждение двоичной системы счисления принадлежит испанскому священнику Хуану Карамюэлю Лобковицу (1670 г.). Всеобщее 
внимание к этой системе привлекла статья немецкого математика Готфрида 
Вильгельма Лейбница, опубликованная в 1703 г. В ней пояснялись двоичные 
 
10