Эта книга не самоучитель для работы на компьютере. Это можно понять, взглянув на содержание и объем. Вопросы, освещаемые в книге, затрагивают множество аспектов. Часто они изложены в размерах одной главы. К примеру, книги, обучающие основам работы с Excel, имеют объем больше всей книги, которую вы держите в руках. Поэтому, прежде всего эта книга – ваш гид в бескрайнем мире компьютеров и программного обеспечения.

Каждая часть является самостоятельной. Чтение можно начинать с любой из них в зависимости от интересующего вас вопроса и базовой подготовки.

В книге описываются многие вопросы взаимодействия человек – компьютер. Здесь изложены собственные взгляды на проблему. Описание работы на компьютере приведено с использованием личного опыта.

Прочитав эту книгу, вы получите знания, которые не найдете в отдельных книгах по каждой программе. Это приемы эффективной работы.

Итак, более подробно о каждой части.

Компьютер состоит из вполне материальных устройств. Что представляет каждое из них, о предназначении отдельных компонентов компьютера можно узнать в части I.

• Глава /, помимо информации об устройстве ПК, содержит историю создания компьютеров.

• Из главы 2 можно узнать о периферийных устройствах.

• Эта часть книги богато иллюстрирована.

• Глава 3 содержит информацию о жестких дисках. Также в этой главе описана технически сложная процедура восстановления данных с жесткого диска.

Компьютер это не только аппаратное обеспечение, но и программное. «Первая программа» на компьютере – это операционная система.

• Глава 4 расскажет вкратце о различных операционных системах и более подробно о Windows. И, конечно же, немного об истории ОС.

• С Windows поставляется комплект программ. Об их назначении и работе с ними можно узнать из главы 5.

• Наиболее важные прикладные программы – это антивирусные программы и архиваторы. О них в главе 6. В этой же главе есть описание форматов файлов. Эта информация поможет понять, с каким типом файла вы имеете дело при работе с файловой системой.

• Глава 7. Описание дополнительного программного обеспечения. Это программы для работы со звуком, видео, текстом. Криптографические системы, программы обслуживания компьютера и утилиты резервного копирования, средства мультимедиа.

• В главе 8 рассказывается о Microsoft Office в целом и об отдельных малополезных компонентах.

• Глава 9 целиком посвящена текстовому процессору Microsoft Word.

• В главе 10 можно узнать, почему для статистического анализа необходимо использовать программу Statistica и как этой программой пользоваться.

• Глава 11 расскажет все о СУБД. Работа с ними описана на примере MS Access.

• О подготовке презентаций при помощи программы MS PowerPoint из пакета MS Office можно узнать в главе 12.

• Специализированных программ для применения в медицинской практике великое множество. С отдельными представителями этого класса вы познакомитесь в главе 13.

С появлением Internet возможности использования ПК расширились. IV часть полностью посвящена работе с сетью Internet.

• Глава 14. Теоретические основы локальных и глобальных компьютерных сетей, история Internet и принцип работы «сети сетей».

• В главе 15 приводится описание технических аспектов работы Internet, информация о сервисах Internet – о современных, перспективных и устаревших.

• Подключение к Internet: аппаратные и программные составляющие – это глава 16.

• Использованию такого сервиса, как электронная почта, посвящена глава 17.

• То, что волнует всех пользователей Internet – поиск информации и, в частности, медицинской – об этом в главе 18.

• Глава 19 — это «желтые страницы» медицинского Internet. Каталог ресурсов состоит из следующих разделов: Электронные версии журналов, Учебные учреждения, Научно-исследовательские учреждения, Домашние страницы кафедр и некоторые англоязычные и русскоязычные медицинские серверы.

В этой части обобщены знания об использовании компьютерных технологий в медицине.

• Главы 20–25 содержат информацию о телемедицине, стандартах медицинской информации и отдельных направлениях применения в практике: АРМы, экспертные системы, телеметрия, дистантное обучение.

Глава 26 представляет телемедицинские центры и ресурсы Internet по телемедицине.

В приложениях можно найти словарь терминов, вопросы для подготовки аспирантов к сдаче кандидатского зачета по «информационным технологиям» и размышления автора об информационных технологиях и их роли в здравоохранении.

Приступая к написанию этой книги, я долго обдумывал один вопрос, в каком объеме преподнести читателю информацию о структуре и аппаратной части персонального компьютера (ПК). При этом мои колебания были диаметрально противоположны – от самого минимума до достаточно большого объема, который требуют при изучении курса «Основы информационных технологий». В итоге, вспоминая свои первые шаги в освоении компьютера и те трудности, которые при этом возникали, я пришел к тому, что вы прочитаете на последующих страницах, касающихся устройства ПК. Отвечая на уже возникшие вопросы критически настроенных врачей, приведу доводы, условно разделив мнения многих пользователей на категории.

• "Знать про устройство ПК мне совершенно ничего не надо; это большой ящик, на котором есть кнопка включения; я его включаю, делаю свою работу, а остальное меня не касается; все возникающие проблемы при эксплуатации техники решает техническая служба университета, клиники". Такого человека нисколько не волнует обслуживание жесткого диска и когда возникает сбой в работе техники по причине неграмотной эксплуатации, возмущению пользователя нет предела.

• "Мне интересно, что там внутри". Человек разбирается в устройстве компьютера, знает из каких частей он состоит. Ему достаточно знаний, чтобы общаться с техническими работниками (той же сервисной службой) и толково объяснить причину неисправности. Объявления в газете о продаже компьютерной техники для него не китайские иероглифы. Знаний хватает, чтобы читать новую литературу о ПК и пополнять свои знания. Такой пользователь знает, что он может получить от техники и успешно применяет знания в своей профессиональной деятельности.

• "Я очень увлекаюсь компьютерной техникой". Иногда, для человека это увлечение вредит основной профессии. Знания такого пользователя могут составить конкуренцию малокомпетентным техническим работникам. Он изучает языки программирования, увлекается оверклокингом (разгоном компонентов компьютера для получения максимального быстродействия).

Конечно, совсем необязательно знать устройство видеомагнитофона, чтобы успешно пользоваться им. Но это прибор с фиксированным набором функций. Компьютер же – настраиваемая система и теоретически его возможно запрограммировать на решение любых вычислительных задач.

Другой пример – автомобиль. Очень малая часть владельцев автомобилей совершенно ничего не знает об его устройстве. Подавляющее большинство знает, что существует двигатель, что у него есть объем цилиндров, что он характеризуется мощностью. Многие занимаются самостоятельным обслуживанием своего "железного коня", хотя их профессия абсолютно не связана с автопромышленностью. И конечно, существует категория людей (сродни пункту 1 в нашей классификации), которая знать ничего не хочет о своем автомобиле. Они всегда пользуются автосервисом. Но все-таки большая часть владельцев автомобиля – "автолюбители".

На основе своего опыта применения ПК, будучи студентом-медиком, врачом, считаю, что "золотая середина" – пользователь номер 2 в нашей классификации.

Рано или поздно перед любым человеком, поработавшим на компьютере, встает вопрос о приобретении домашнего ПК. Поэтому в описании аппаратной части компьютерной техники я также буду освещать вопросы выбора ПК для индивидуального использования.

Существует отдельный класс вычислительных машин – переносные компьютеры (ноутбуки). Это специфичные устройства и рассмотрение их аппаратной части выходит за рамки данной книги. Работа с программным обеспечением этих устройств идентична работе с настольными ПК.

В 50-х годах прошлого столетия ЭВМ состояла из большого количества электронных ламп, проводов и магнитных сердечников, занимающих целые комнаты. Теперь ПК – это миллион миниатюрных полупроводниковых приборов, которые занимают вместе совсем небольшой по размерам прямоугольный ящик, легко помещающийся на столе.

История развития ПК тесно связана с историей развития микропроцессоров и компанией Intel, первый микрокомпьютер которой появился на свет в 1971 году. Этот компьютер на базе процессора 4004 превосходил по вычислительной мощности самую первую ЭВМ ENIAC, созданную в 1946 году. При первом рассмотрении это не впечатляет, но если учитывать, что первая ЭВМ была монстром, занимая около 1000 кубометров и потребляя соответствующее количество электроэнергии, то компания Intel совершила прорыв. Затем в середине 70-х годов был выпущен процессор 8080, который был 8-разрядный (за один такт обрабатывалось 8 битов информации). И вот в 1981 году корпорация IBM создает свой первый PC (персональный компьютер) на основе микропроцессора Intel 8088.

Затем развитие ПК пошло настолько быстрыми темпами, что его нельзя сравнить ни с какой другой областью человеческой деятельности.

В 1982 году на рынке появились первые ПК IBM PC AT на процессоре Intel 80286. Тактовая частота процессора была 12 МГц и он был уже 16-разрядным. В 1985 году выходит в свет 386-й с 32-разрядной структурой. Тактовые частоты возросли до 40 МГц (процессор имел несколько модификаций).

Популярность нового процессора и ПК не давали покоя другим фирмам и у компании Intel появились конкуренты. На рынок микропроцессоров вышла фирма AMD (более мелких конкурентов мы не будем рассматривать).

В 1989 году был выпущен новый процессор 486. Тактовые частоты его модификаций начинались с 25 МГц и заканчивались 120 МГц. Надо отметить, что AMD выпустила свой 5x85 – по сути дела 486 процессор с тактовой частотой 133 МГц. На этом эволюция 486-х закончилась.

В 1993 году был создан первый процессор непрерывно совершенствующейся линейки Pentium, дополненный впоследствии инструкциями ММХ, которые позволяли процессору более эффективно обрабатывать мультимедийные данные. Первые процессоры сильно нагревались и работали с ошибками при тактовой частоте в 60 Мгц. Начиная с частоты 100 МГц, появились "настоящие пентиумы", те, которые завоевали всеобщую популярность и любовь. Фирма AMD, в свою очередь, выпускала свои аналоги – К5. Для установки процессора используется процессорное гнездо Socket 7.

В конце 1995 года появился сверхмощный Pentium Pro, который не предназначался для ПК. Это было начало разделения процессоров на классы.

Дальше история развития процессоров становится сложной и запутанной, изобилующей различными именами, которыми называли процессоры.

Компания Intel выпускает свой Pentium II (P-II) – процессор, имеющий совершенно новую форму. Для установки P-II на материнскую плату используется новый разъем – Slot 1.

Конкуренция – двигатель прогресса. Так как компания Intel не продала лицензию на Slot 1 сторонним фирмам, то произошло разделение линейки процессоров. Фирма AMD дает жизнь своему процессору К6-2, который позиционировался на рынке, как аналог P-II. Процессор AMD К6-2 имел дополнительный набор команд 3DNow и использовал модифицированный разъем предыдущего поколения – SuperSocket 7. Естественно, что при этом процессоры были электрически несовместимы и для них использовались различные материнские платы. Тактовые частоты Pentium II начинаются с 233 МГц и заканчиваются 533 МГц (рис. I.1). Процессор AMD К6-2 работает на тактовых частотах от 266 до 500 МГц. В процессе эволюции шестого поколения процессоров компания Intel выделила новое направление – процессор Celeron для компьютеров начального уровня. Эти процессоры были дешевле и менее производительны за счет уменьшения кэша L2 до 128 Кбайт (кэш – это быстрая память, часто интегрированная в процессор). Более новые поколения устанавливались в новый вид разъема – Socket 370 (PPGA).

Рис. I.1. Процессор Pentium II в корпусе для разъема Slot 1

Чтобы как-то исправить положение на рынке материнских плат, некоторые фирмы освоили производство переходников Socket 370 – Slot 1. Они позволили устанавливать процессор Celeron Socket 370 в плату для Slot 1.

Менялись разъемы и частоты. Компания Intel подошла к процессорам седьмого поколения, которые также были разделены на два условных класса: для мощных машин и компьютеров начального уровня. Эти процессоры называются Pentium III и Celeron (рис. I.2). Чтобы отличать их от процессоров предыдущего поколения, в название добавляют слово Cooppermine или FCPGA, что отражает название разъема, в который его устанавливают. Частоты процессоров этого поколения начинаются с 533 МГц.

Рис. I.2. Процессор Pentium III в корпусе FCPGA

А что же фирма AMD? Фирма выпускает свои процессоры седьмого поколения – Athlon для более мощных машин и Duron для систем начального уровня, которые устанавливаются в свои разъемы. Более ранние версии имели разъем Slot А, последующие – Socket А (рис. I.3). Тактовые частоты начинаются с 600 МГц.

Рис. I.3. Процессор Duron в корпусе Socket А

На этом эволюция процессоров не останавливается и уже выпущен процессор следующего поколения – Pentium IV, рабочие частоты которого лежат выше 1400 МГц.

Параллельно с миром IBM-совместимых компьютеров шел Macintosh. Создан он был в 1984 году и имел потрясающий по тем временам интерфейс пользователя, графический дисплей и однокнопочную мышь. Этим несомненные достоинства «Макинтоша» исчерпывались. Фирма Apple создала практически нерасширяемую машину с закрытой архитектурой. Сторонние фирмы не могли делать дополнительные и стандартные устройства к компьютерам Macintosh в отличие от компьютеров IBM. К тому же, в мире PC царила строжайшая преемственность поколений, но фирма Apple не утруждала себя заботой о совместимости. Каждое поколение существовало в своем собственном мире. В настоящее время компьютеры Macintosh, несмотря ни на что, существуют, но на просторах СНГ распространения не получили.

Благодаря наличию открытой архитектуры, компьютеры IBM PC получили широчайшее распространение во всем мире. Не обошла эта тенденция и нашу страну.

Принцип открытой архитектуры заключается в том, что все устройства компьютера стандартизированы. При помощи стандартных устройств возможна сборка ПК с индивидуальными техническими параметрами. Все разъемы сделаны так, что невозможно неверно соединить кабели. Их разъемы будут механически несовместимы.

В состав любого персонального компьютера входят обязательные устройства, без которых работа компьютера невозможна. Существуют также устройства, которые необязательны для ПК, но при их наличии возможности компьютера расширяются. Так, при первом знакомстве с персональным компьютером человек видит перед собой монитор, клавиатуру, мышь и системный блок.

В системном блоке расположены все основные компоненты компьютера.

Там находится материнская плата с процессором и оперативной памятью, накопитель на жестких дисках – «винчестер», видеоадаптер для подключения монитора. Это есть тот минимум, без которого не будет работать ПК.

В состав современного ПК всегда входит дисковод на гибких дисках и устройства мультимедиа – привод CD-ROM и звуковая плата.

Как дополнительные устройства могут присутствовать модем, сетевой адаптер, принтер, сканер и другие устройства.

Каждый компьютер имеет стандартный набор портов для подключения внешних устройств.

В электронике различают два вида кодирования информации: аналоговый и цифровой. С аналоговым сигналом мы сталкиваемся, например, в кассетном магнитофоне. В ПК информация представлена в цифровом виде, при помощи двух цифр 1 и 0. Точнее сказать, эти цифры кодируются электрическим импульсом. Когда он есть, это 1, когда нет – 0. Данный вид представления информации называют двоичным. При нажатии клавиши клавиатуры в оперативную память передается определенный набор импульсов из восьми нулей и единиц.

Минимально значимая единица информации – бит (0 или 1). Байт – основная единица измерения объемов информации в компьютере. Информация в ПК представлена байтами – последовательностями из восьми битов. Запомните, 1 байт = 8 бит.

Большие объемы измеряются производными от байта. Обратите внимание, что если в 1 километре содержится 1000 метров, то в 1 килобайте (Кбайт) содержится 1024 байта. Соответственно, в 1 мегабайте (Мбайт) – 1024 килобайт и в 1 гигабайте (Гбайт) – 1024 мегабайта.

Часто при приблизительных измерениях объема информации считают, что в 1 мегабайте содержится 1000 килобайтов. Во многих случаях такие приближения являются допустимыми.

Микропроцессор это интегральная микросхема, выполняющая основные вычисления и обработку информации в ПК. Скорость его работы во многом определяет быстродействие компьютера. Микропроцессоры разделяют по поколениям (моделям). Одна из характеристик быстродействия – тактовая частота, которая выражается в мегагерцах (МГц). За одну секунду компьютер выполняет столько миллионов элементарных операций, сколько в процессоре мегагерц.

Из практических аспектов надо помнить, что для процессора всегда необходимо использовать радиатор е вентилятором (Cooler) (рис. I.4). Мощность, выделяемая процессорами новее 5-го поколения, составляет десятки ватт. Хороший вентилятор эффективно защищает процессор от перегрева.

Рис. I.4. Радиатор для процессора Pentium

Считают, что сердцем компьютера является процессор. Материнскую плату в данном случае можно сравнить с сосудистой и костной системой, вместе взятыми.

Материнскую плату (Motherboard) называют еще системной платой. Она представляет собой большую печатную плату, на которой расположены контроллеры (устройства для обеспечения взаимодействия компонентов ПК) и соединители (рис. I.5). Принципиальное отличие IBM-совместимых компьютеров в шинной архитектуре: материнская плата несет на себе контроллеры, а остальные устройства системы подключаются в виде дополнительных плат, устанавливаемых в специальные разъемы (слоты).

Рис. I.5. Материнская плата IBM-совместимого компьютера

Системная шина – главная магистраль, по которой происходят обмен информацией внутри компьютера и связь компьютера с периферийными устройствами. Основная ее функция – передача информации между процессором и остальными компонентами на системной плате. Различают шины по разрядности. Так первые ПК были 8-разрядными. Процессорная шина современного компьютера 64-разрядная.

Все устройства компьютера подключаются через контроллеры или непосредственно к системной шине.

Контроллер внешнего устройства – электронная схема, которая транслирует код внешнего устройства в код процессора и обратно. Программа, которая осуществляет управление контроллером, называется драйвером внешнего устройства.

Шина персонального компьютера претерпела множество изменений в связи с постоянным повышением требований к ней. Исходным расширением шины ПК была Industry Standard Architecture (ISA) – архитектура промышленного стандарта – основная шина на компьютерах типа PC AT (рис. I.6). Разрядность – 16, тактовая частота – 8 МГц, предельная пропускная способность – 5,55 Мбайт/с.

Рис. I.6. Плата стандарта ISA

Созданная в 1984 году шина ISA оказалась настолько удачной, что она используется и по сей день, несмотря на ограничения. Однако через некоторое время она стала узким местом, сдерживающим развитие вычислительных систем, поскольку на определенном этапе основным фактором, влияющим на быстродействие компьютеров, стала пропускная способность шины, а не скорость центрального процессора.

Через некоторое время появилась шина VLBus (VESA Local Bus – локальная шина стандарта VESA), которая была ориентирована на 486-е семейство процессоров. VLB – 32-разрядное дополнение к шине ISA. Конструктивно представляет собой дополнительный разъем (116-контактный, как у МСА) при разъеме ISA. Разрядность – 32/32, тактовая частота – 25–50 МГц, предельная скорость обмена – 130 Мбайт/с. Электрически шина выполнена в виде расширения локальной шины процессора – большинство входных и выходных сигналов процессора передаются непосредственно VLB-платам без промежуточной буферизации. Из-за этого возрастает нагрузка на выходные каскады процессора, ухудшается качество сигналов на локальной шине и снижается надежность обмена по ней. Поэтому VLB имеет жесткое ограничение на количество устанавливаемых устройств: при 33 МГц – три, при 40 МГц – два, и при 50 МГц – одно, причем желательно – интегрированное в системную плату.

Затем VLB быстро вытеснила процессорно-независимая Peripherals Component Interconnect busace (PCI), которая существует и процветает ныне (рис. I.7). Она стала стандартной системной шиной для таких быстродействующих периферийных устройств, как, например, дисковые контроллеры и графические платы. Не совместима ни с какими другими шинами, разрядность – 32/32 (расширенный вариант – 64/64), тактовая частота – до 33 МГц (PCI 2.1 – до 66 МГц), пропускная способность – до 132 Мбайт/с (264 Мбайт/с для 32/32 на 66 МГц и 528 Мбайт/с для 64/64 на 66 МГц), поддержка Bus Mastering и автоконфигурации Plug-and-Play. Количество разъемов шины на одном сегменте ограничено четырьмя. Сегментов может быть несколько, они соединяются друг с другом посредством мостов (bridge). Сегменты могут объединяться в различные топологии (дерево, звезда и т. п.). Это самая популярная шина в настоящее время, она используется также на других компьютерах. Тем не менее, внедрение ЗЭ-графики угрожает перегрузить шину PCI.

Рис. I.7. Плата стандарта PCI

Ускоренный графический порт (АСР) – это специальное расширение шины PCI, чье назначение – обработка больших массивов данных ЗЭ-графики (см. рис. I.32. Фактически – это прямое соединение между графической подсистемой и системной памятью. Такое решение позволяет обеспечить значительно лучшие показатели передачи данных, чем при передаче через шину PCI. Графические системы, встроенные в материнскую плату и использующие AGP, не могут быть улучшены.