Основные понятия информатики

Прикладная информатика – совокупность информационных технологий применяемых для обработки информации относящейся к практической деятельности. Технология – деятельность связанная с применением результатов научных исследований для создания и использования материальных и духовных ценностей. Информатизация общества – процесс создания оптимальных условий для удовлетворения информационных потребностей граждан и организаций на основе применения информационных технологий. Компьютер – универсальное устройство для обработки информации.

2015-05-02

86.14 KB

2 чел.


Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск


Тема 1. Основные понятия информатики

Информатика – совокупность дисциплин, изучающих свойства информации и информационные технологии.

Информационные технологии - способы получения, представления, обработки, накопления и передачи информации.

Эти дисциплины делятся на две группы:

Теоретическая информатика – наука, включающая в себя разделы математики и кибернетики: теорию информации, теорию алгоритмов, комбинаторику и т. д.

Прикладная информатика – совокупность информационных технологий, применяемых для обработки информации, относящейся к практической деятельности.

(Наука – деятельность, связанная с получением новых знаний о мире.

Технология – деятельность, связанная с применением результатов научных исследований для создания и использования материальных и духовных ценностей).

Именно получение новых знаний и эффективное их использование позволяет увеличивать количество благ, приходящихся на одного члена общества. Немалую роль в этом развитии играли и играют информационные технологии.

В развитии информационных технологий случались этапы быстрого прогресса, которые можно назвать информационными революциями. Они приводили к повышению эффективности обработки информации, что, в свою очередь, способствовало повышению производительности труда и, в конечном счете, улучшению условий жизни людей.

Информационные революции:

  1.  Изобретение письменности в III тысячелетии до н. э. в Египте и Месопотамии позволило надежно сохранять опыт и передавать его непосредственно от одного поколения к следующему. (В отличие от людей животные передают опыт генетическим путем лишь через много поколений. Например, ледниковый период привел в постепенному вымиранию одних видов животных и к увеличению волосяного покрова у выживших видов путем естественного отбора в течение тысяч лет. Человек же при похолодании шьет одежду и учит этому детей.)
  2.  Изобретение книгопечатания в XV веке значительно расширило круг образованных людей.
  3.  Появление электронных средств связи (телеграф, радио) в конце XIX века ускорило передачу информации.
  4.  Изобретение и развитие электронно-вычислительной техники в середине ХХ века позволили организовывать эффективную обработку информации – структуризацию, поиск, фильтрацию, что стало очень важно на фоне взрывного роста источников информации (документов, отчетов, диссертаций, докладов, периодических изданий и других данных).
  5.  Создание всемирной компьютерной сети Интернет снимает барьеры между потребителем информации и ее источниками.

В двадцатом веке явно стал проявляться процесс информатизации общества.

Информатизация общества – процесс создания оптимальных условий для удовлетворения информационных потребностей граждан и организаций на основе применения информационных технологий.

Без всемерной  информатизации невозможно решение стратегической задачи, поставленной руководством нашей страны – создание инновационной экономики, т.е. экономики основанной на инновациях.

Инновация - нововведение в области техники, технологии, организации труда или управления, основанное на использовании достижений науки и передового опыта1 

Центральное место в процессе информатизации общества занимает электронно-вычислительная техника или компьютеры.

Компьютеруниверсальное устройство для обработки информации.

Информатизация увеличивает производительность труда в информационном секторе производства, где уже сейчас занято более половины трудоспособного населения развитых стран.

Процесс информатизации общества включает в себя создание информационной инфраструктуры общества и повышение информационной культуры его членов.

Информационная инфраструктура - система организационных структур, обеспечивающих функционирование и развитие информационного пространства страны и средств информационного взаимодействия. (Симонович).

Информационная культура – умение специалиста использовать новые информационные технологии с целью повышения эффективности своего труда.

В рыночных условиях информационная культура становится фактором конкуренции между специалистами. Так, обычным требованием при приеме на работу стало «знание компьютера».

Средством повышения информационной культуры является образование, а дисциплина, которая этим занимается, называется информатика.

В данном курсе рассматриваются основы прикладной информатики и решаются следующие задачи:

Познакомить слушателей курса с основными понятиями информатики и новыми информационными технологиями.

Научить применять новые информационные технологии в практической деятельности.

Говоря об основных понятиях информатики, нельзя обойти молчанием термин информация.

Из курса физики мы знаем, что окружающие нас физические объекты находятся в состоянии непрерывного движения и изменения, которое сопровождается обменом энергией. Все виды энергообмена сопровождаются появлением сигналов. При взаимодействии сигналов с физическими телами в последних возникают изменения свойств - происходит регистрация сигналов, то есть образуются данные.

Данные – зарегистрированные сигналы, они объективны.

Данные несут информацию о событиях, произошедших в материальном мире, они объективны, однако они не тождественны информации.

Примеры.

Прослушивая радиопередачу на незнакомом языке, мы получаем данные, применив метод перевода мы получим информацию, содержащуюся в передаче.

Письмо на китайском языке для нас содержит данные, применив метод перевода мы получаем из него информацию.

Информация — это продукт взаимодействия данных и адекватных им методов обработки, то есть результат информационного процесса.2 Информация субъективна.

Данные объективны, поскольку это результат регистрации объективно существующих сигналов. Методы же субъективны, поскольку созданы людьми (субъектами). В результате обработки одних и тех же данных разными методами может образовываться разная информация с разной степенью достоверности (адекватности).

    

Рис. 1. Схема получения информации

Пример. Данные с места падения тунгусского небесного тела были использованы для разработки разных теорий: как падения метеорита, так и катастрофы с инопланетным космическим кораблем.

Важнейшим свойством информации является ее достоверность.

Достоверность информации - степень соответствия информации истине.

Практика – критерий истины (Фрэнсис Бэкон).

Другие свойства: полнота (достаточность инф. для принятия решения), доступность, актуальность (степень соответствия инф. текущему моменту времени), понятность.

Для записи информации люди использует знаки (числа, буквы, ноты), объединенные в знаковые системы (системы счисления, алфавиты).

Исторически сложилось, что в компьютерных технологиях широко используется двоичная знаковая система (знаки 0 и 1).

Минимальная единица измерения информации, имеющая одно из двух значений (0 или 1), называется бит. Более крупная единица информации – байт, состоит из 8 бит, связана с естественным алфавитом. 256 значений байта (2 в степени 8) достаточно для того, чтобы закодировать числа, буквы и символы, необходимые для создания любых документов.

Более крупными единицами измерения информации являются следующие: Кбайт=1024 байт; Мбайт=1024 Кбайт; Гбайт=1024 Мбайт; Тбайт=1024 Гбайт.

Одна машинописная страница текста содержит приблизительно 2 килобайта информации, на флэш-карте можно хранить тысячи книг, а современном жестком диске – миллионы.

Для издателей:

Важнейшей формой представления информации является книга.

Книга – важнейшая исторически сложившаяся и продолжающая развиваться форма закрепления семантической информации (главным образом связного и достаточно пространного текста), предназначенная для ее повторяющихся воспроизведения и передачи во времени и пространстве (БСЭ).

Книга (в узком смысле) непериодическое текстовое издание объемом свыше 46 страниц (меньше – брошюра, издательский словарь)

Тема 2. История развития вычислительной техники

(Долинер)

История развития вычислительной техники состоит из двух этапов: доэлектронного и электронного.

Вычисления производились с давних времен. Для этого использовались счеты, арифмометры, логарифмические линейки и другие приспособления. Были такие расчеты, когда десятки человек работали несколько месяцев (расчеты баллистических таблиц для артиллерийских стрельб).

Первый счетный инструмент (после пальцев на руке) появился в V-IV) веках до н.э. и назывался АБАК (греч. «узнать») и представлял собой доску, разделенную на колонки в которых могли размещаться камешки по позиционному признаку. АБАК в виде счет дошел до нашего времени.

В 1642 году Блэз Паскаль (французский ученый), сконструировал механическую суммирующую машину.

В 1673 немецкий математик Лейбниц усовершенствовал изобретение Паскаля и разработал арифмометр для выполнения основных арифметических действий. Лейбниц также очень активно разрабатывал двоичную систему счисления.

В 1801 г. Инженер Жаккар автоматизировал ткацкий станок. Рисунок на ткани задавался программой, хранимой на перфокарте.

В 1834 г. английский ученый Чарльз Бэббидж предложил проект Аналитической машины, которая должна была производить не просто вычисления, а выполнять программы. «Программистом» у него работала дочь лорда Байрона Ада Лавлейс.

В 1847-54 гг. математик Джордж Буль разработал основы математической логики. Матлогика лежит основе работы процессоров, ее называют также булевой алгеброй.

В 1890 году американский изобретатель Герман Холлерит создал электрический статистический табулятор, который успешно использовался для обработки переписи населения США в 1897 г. В 1924 году Холлерит основал легендарную фирму IBM, одну из ведущих компьютерных фирм мира в современном мире.

В 1943 году американец Говард Эйкен [1] при поддержке фирмы IBM построил вычислительную машину «МАРК-1» на базе электромеханических реле со скоростью счета 5 операций в секунду. Это было последнее достижение доэлектронного периода.

Электронный период. В ХХ веке потребность в быстрых расчетах резко возросла. Так, появление ракетной техники потребовало многократного увеличения скорости счета. Ведь для управления ракетой информация о её траектории должна обрабатываться в течение малой доли секунды. Эту проблему не могли решить инерционные механические устройства, необходимо было использовать более быстрые электрические процессы.

В 1946 году группа специалистов под руководством Джона Мочли и Преснера Экерта в США построили ЭВМ на основе электронных ламп. Их машина, названная ENIAK, работала в тысячу раз быстрее, чем «МАРК-1» (5000 оп/сек), но для задания ей программы приходилось в течение нескольких часов или даже дней подсоединять нужным образом провода, то есть программа была «жесткой». Встала проблема разработки универсальной ЭВМ, которая могла бы решать широкий круг задач, легко переходя от одной задачи к другой.

Разработкой теоретических основ универсальной ЭВМ занялся знаменитый немецкий математик Джон фон Нейман. В 1945 году он сформулировал принципы, на которых должна строиться универсальная ЭВМ:

  1.  Принцип двоичного кодирования. Согласно этому принципу, вся информация, поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью двоичных сигналов (двоичных цифр, битов) и разделяется на единицы, называемые словами.
  2.  Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти - число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.
  3.  Принцип адресуемости памяти. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к хранящимся в них значениям можно было бы впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программы с использованием присвоенных имен.
  4.  Принцип последовательного программного управления. предполагает, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
  5.  5 Принцип жесткости архитектуры. Неизменяемость в процессе работы топологии, архитектуры, списка команд.

Нейман также выделил в ЭВМ четыре основных блока:

  1.  Арифметико-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции.
  2.  Устройство управления, которое организует выполнение программ (сейчас оба этих устройства объединены в одном – процессоре).
  3.  Запоминающее устройство, или память для хранения программ и данных.
  4.  Внешние устройства для ввода-вывода информации.

Первая ЭВМ, в которой были воплощены принципы фон Неймана (программа хранилась в памяти), была построена в 1949 году английским исследователем Марксом Уилксом [1]. Она явилась прообразом ЭВМ первого поколения, промышленное производство которых было налажено в 50-х годах.

Первая отечественная вычислительная машина МЭСМ (Малая Электронная Счетная Машина) была разработана в 1950 г. под руководством академика С.А.Лебедева. Позже была разработана серия БЭСМ.

ЭВМ можно условно разделить на несколько поколений. Рассмотрим эти поколения.

ЭВМ, компьютеры и компьютерные системы состоят из двух частей: аппаратного и программного обеспечения.

Аппаратное обеспечение – комплекс технических средств, включающих ЭВМ и внешние устройства, присоединенные к ней.

Программное обеспечение – комплекс программ, необходимых для работы компьютерной системы.

Первое поколение ЭВМ.

(1946-1955)

Элементная база – электронные лампы.

Производительность - 104 флопс.

Оперативная память - До 2 Кб.

ВЗУ - Магнитные ленты и барабаны, 100 Кб.

Устройства ввода-вывода - Устройства для работы с перфолентами и перфокартами, печатающие устройства.

Программное обеспечение - программы в машинных кодах, автокод, языки ассемблера.

Представители: ЭНИАК, МЭСМ, БЭСМ, Стрела, М-20, Урал-1.

Аппаратное обеспечение ЭВМ первого поколения определялось элементной базой – электронными лампами.

Элементная база – электронные устройства, лежащие в основе ЭВМ. Поскольку электронные лампы имеют большие габариты, энергопотребление и небольшой ресурс работы, то и ЭВМ первого поколения были громоздкие (занимали большие залы), потребляли большое количество электроэнергии, были ненадежны (часто, по несколько раз в день давали сбои). Но скорость счета достигала уже десятков тысяч операций в секунду. Это перевешивало недостатки.

Внешние устройства. Для ввода информации использовали бумажную перфоленту (лента с отверстиями). Пользоваться ей было неудобно, она рвалась при перемотке. Для вывода информации использовали печатающее устройство, которое могло печатать только числа на узком рулоне бумаги. Программисту приходилось расшифровывать эти длинные колонки цифр, что было довольно утомительно.

Программное обеспечение. Программы писались на машинном языке, то есть в виде длинной последовательности нулей и единиц. Это очень трудоемко. Поэтому в 50-х годах были разработаны системы, позволяющие писать программы с использованием мнемонических обозначений машинных команд. Такой язык назвали автокодом или языком ассемблера. Это были языки низкого уровня (чем ближе язык к естественному человеческому, тем выше его уровень), программирование на них требует высокой квалификации программиста.

Уровень языка определяется близостью его к естественному человеческому языку, т.е. чем ближе, тем уровень выше, чем ближе алгоритмический язык к языку машинных команд, тем его уровень ниже.

Второе поколение ЭВМ.

(1955-1965)

Элементная база – транзисторы.

Производительность - 106 флопс.

Оперативная память - До 256 Кб.

ВЗУ - Магнитные ленты и барабаны, 1 Мб.

Устройства ввода-вывода - Устройства для работы с перфолентами и перфокартами, печатающие устройства.

Программное обеспечение - Первые языки высокого уровня, первые ОС.

Представители: IBM – 701, Наири, РАЗДАН, МИР, Минск-32, М-220, БЭСМ-2

Изменения в аппаратном обеспечении были обусловлены переходом на новую элементную базу – транзисторы.

Транзистор – активный электронный элемент на основе полупроводника.

Транзисторы характеризуются малыми размерами, низким энергопотреблением и повышенной надежностью по сравнению с электронными лампами. Это привело к уменьшению габаритов и энергопотребления ЭВМ, повышению их быстродействия и надежности.

Стали применяться алфавитно-цифровые печатающие устройства
(АЦПУ), печатающие на бумажной ленте не только числа, но и тексты прописными буквами. Стали применяться перфокарты и магнитные ленты для хранения и ввода данных.

Появились алгоритмические языки высокого уровня. Программа на таком языке значительно ближе к естественному человеческому языку, чем программа в машинных кодах. Программа, написанная на языке высокого уровня, переводится на машинный язык с помощью специальной программы переводчика – транслятора. Алгоритмические языки высокого уровня значительно упростили процесс написания программ не только за счет понятного синтаксиса, но и за счет машино-независимости, то есть написание программы не зависело от типа ЭВМ, на которой будет работать программа. Примерами таких языков можно назвать Фортран (1958 г.), Си, Си++, Бейсик, Паскаль, Лого, Липс, Пролог и другие.

Были созданы первые операционные системы (ОС).

Операционная система (ОС) – программа, согласно которой процессор управляет всеми устройствами компьютера, организует работу прикладных программ и ведет диалог с пользователем.

До разработки современных ОС многие из этих действий производил оператор ЭВМ вручную.

Компьютеры 1-2-го поколений в основном использовались для расчетов.

Третье поколение.

(1965-1975)

Элементная база – интегральные схемы.

Производительность - 107 флопс.

Оперативная память - до 2 Мб.

ВЗУ - Магнитные диски, 100 Мб.

Устройства ввода-вывода - АЦПУ, графопостроители, видеотерминалы.

Программное обеспечение - ОС с разделением времени, ОС реального времени, промышленное прикладное ПО. Друж интерфейс.

Представители: IBM 360/370, ЕС-ЭВМПервые ПК:Apple, ДВК.

Элементной базой ЭВМ третьего поколения стали интегральные схемы.

Интегральная схема – электронное устройство, состоящее из многих транзисторов, расположенных на одном полупроводниковом кристалле, и представляющее собой законченный функциональный блок.

Характеристики ЭВМ третьего поколения изменились в соответствии с основными тенденциями, которые заключаются в следующем: габариты, энергопотребление и стоимость в расчете на одну операцию уменьшаются, а быстродействие и надежность увеличиваются.

Появились видеотерминальные устройства – дисплеи, позволяющие выводить информацию на экран. Дисководы стали применяться для записи информации на удобные магнитные диски. Графопостроители позволили выводить информацию в виде графиков на бумагу.

Получили применение ОС коллективного пользования с разделением времени, которые дали возможность работать одновременно многим пользователям в диалоговом режиме с одной ЭВМ (диалоговый режим общения с ЭВМ по типу «вопрос – ответ, не чувствуя соседей»).

Появились ОС реального времени [2], предназначенные для управления процессами, которые предусматривают немедленную реакцию на события.

С появлением ЭВМ третьего поколения число пользователей заметно увеличилось за счет создания абонентских пунктов. Одна ЭВМ могла обслуживать десятки пользователей.

В 70-е годы получили бурное развитие автоматизированные системы управления (АСУ) в различных областях народного хозяйства. Началось развитие информационных систем на основе систем управления базами данных, что было связано с увеличением объема памяти ЭВМ.

Четвертое поколение 

(1975…)

Элементная база – БИС и СБИС.

Производительность - 1015 флопс.

Оперативная память - свыше Гб.

ВЗУ - Магнитные диски Тб.

Устройства ввода-вывода - Мониторы, принтеры, сканеры, модемы,….

Программное обеспечение - ОС с разделением времени, ОС реального времени, промышленное прикладное ПО. Друж интерфейс.

Представители: Супер ЭВМ:CRAY, Эльбрус, ПК: IBM PC, Apple Macintosh.

Элементная база – большие интегральные схемы (БИС и СБИС – сверхбольшие БИС). БИС позволили создать микропроцессор – процессор в виде одной микросхемы. Появление микропроцессоров открыло новое направление в производстве ЭВМ – создание дешевых и компактных ЭВМ – персональных компьютеров.

Появление ПК сделало компьютер массовым инструментом. Пользователями стали сотни миллионов в мире. Был провозглашен лозунг «ПК на каждый рабочий стол».

Появились новые внешние устройства: принтеры, цветные мониторы, сканеры, модемы, манипуляторы и другие.

В области программного обеспечения произошло дальнейшее развитие:

  1.  Появление и развитие идеологии дружественного интерфейса.
  2.  Появление большого класса прикладных программ.

Рассмотрим более подробно понятие интерфейса. В словаре по информатике [3] дано 28 определений интерфейса.

Интерфейс (в широком смысле) – совокупность средств и правил, обеспечивающих взаимодействие устройств вычислительной системы и программ.

Мы под интерфейсом будем понимать пользовательский экранный интерфейс программы (более узкое понятие).

Пользовательский экранный интерфейс программы (далее просто интерфейс) – система элементов, отображаемых на экране монитора и ее реакция на действия пользователя.

Интерфейс определяет тип диалога пользователя с ЭВМ.

Исторически вначале был распространен командный тип диалога. Он заключался в том, что основным элементом интерфейса была командная строка, в которой пользователь набирал команду ОС, вводил ее, а компьютер исполнял эту команду и выдавал сообщения на экран монитора. Такой режим был неудобен тем, что пользователь должен был помнить точное написание десятков команд. Поэтому со временем командную строку заменило меню. То есть пользователь мог выбирать команды и файлы из предлагаемого на экране списка – меню. Одной из первых программ, предложивших пользователю систему меню, была операционная оболочка Norton Commander. У программ появился дружественный интерфейс.

Дружественный интерфейс – это удобный экранный интерфейс программы, основанный на развитой системе меню и подсказок.

Дальнейшее развитие дружественного интерфейса привело к созданию и распространению наглядных графических сред, а затем и нового поколения операционных систем типа Windows.

Приближение информационных технологий к широкому кругу пользователей выразилось и в терминологии. Так, вместо малопонятного для многих термина «директория» стали использовать слово «каталог» или «папка» (с документами). Вместо слова «файл» стало чаще применяться слово «документ». Появились технологии мультимедиа.

Мультимедиа – информационная технология, позволяющая обрабатывать информацию, представленную в различных видах: в виде текста, графики, фотографии, аудио- и видеозаписи.

В 70-е годы началось бурное развитие автоматизированных информационных систем с использованием компьютерных сетей.

Пятое поколение

В настоящее время ведется разработка компьютеров пятого поколения. Согласно одной из концепций (японской) характерной их особенностью должно стать наличие интеллектуального интерфейса.

Интеллектуальный интерфейс – система общения пользователя с компьютером на естественном человеческом языке.

Основу интеллектуального интерфейса должны составлять программы распознавания речи, образов, логических выводов и другие. Компьютерные системы пятого поколения находятся в стадии разработки, хотя отдельные элементы их уже применяются.

Существует и другой взгляд на компьютеры пятого поколения. Согласно ему эти компьютеры должны иметь отличную от современных техническую основу, аппаратное обеспечение. Это оптические компьютеры и нейрокомпьютеры, моделирующие деятельность человеческого мозга.

Компьютерные сети

Компьютерные сети принято делить по территориальному признаку: локальные и глобальные.

Локальная сеть объединяет компьютеры в пределах одного помещения, здания или организации. В состав локальной сети входят сервер (управляющий компьютер), рабочие станции (автоматизированные рабочие места специалистов АРМы) и коммуникационное оборудование.

Глобальные сети охватывают территорию страны, нескольких стран или всего мира.

В настоящее время локальные сети, как правило, соединяются глобальными. Компьютеры в сетях могут быть связаны между собой кабелем или через телефонную сеть.

Пользователь сети получает значительное преимущество, так как в его распоряжении оказывается информация, хранящаяся на диске любого компьютера, включенного в сеть. Сеть позволяет быстро и легко передавать информацию с одного компьютера на другой. Последние годы происходит бурное развитие глобальной компьютерной сети Интернет (Internet). Подключение к этой сети открывает перед пользователем невиданные возможности: это и посещение электронных библиотек, виртуальных музеев, общение с другими пользователями с помощью аудио- и видеосредств, ведение коммерческих операций и многое другое.

Интернет – всемирная компьютерная сеть, объединяющая в единое целое множество локальных сетей и отдельных компьютеров.

Интернет – некоммерческая организация и никому не принадлежит, ее пользователи находятся в различных странах мира.

Первый этап. 2 января 1969 года Управление перспективных исследований (ARPA), являющееся одним из подразделений Министерства обороны США начало работу над проектом связи компьютеров [Коцюбинский, 15]. Задача, которая ставилась перед разработчиками, заключалась в том, чтобы создать максимально надежную связь между компьютерными центрами, что необходимо было для повышения живучести систем управления ракетно-ядерным комплексом. В результате исследований была создана сеть ARPANET, соединяющая компьютеры на большом расстоянии. Сеть использовалась для передачи файлов и электронных сообщений.

Второй этап. Создание сети Национального научного фонда США (NSFNET), объединившей в конце 70-х годов научные центры США. Основной задачей на этом этапе стало объединение разнородных сетей в единую сеть, что было продемонстрировано в ноябре 1977 года (Калмыков, 60). Основой надежной совместной работы сетей-компонентов стал протокол приема/передачи данных ТСР/IP, до сих пор используемый в интернете. Сеть быстро расширялась и стала международной.

Третий этап развития интернета наступил в 1990 и связан с проектом World Wide Web (WWW) – системы доступа к гипердокументам. Разработчиком системы стал сотрудник европейского ядерного центра CERN Тим Бернерс-Ли. Современные поисковые сервисы, основанные на системе WWW наиболее востребованы сейчас в интернете.

Обычно пользователи подключаются к сети через продавца услуг сети Интернет, которого называют провайдером. Компьютер, подключенный к Интернету, получает свой уникальный адрес IP адрес, состоящий из четырёх десятичных чисел значением от 0 до 255, разделённых точками, например, 192.168.0.1.

Самой популярной услугой в Интернете является поисковый сервис WWW, т.е. доступ к сайтам.

Сайт - совокупность электронных документов (файлов) частного лица или организации в компьютерной сети, объединённых под одним адресом. Сайт может состоять из набора web-страниц.

Веб-страница (Web page)— документ или информационный ресурс Всемирной паутины, доступ к которому осуществляется с помощью веб-браузера.

Серверы, на которых размешаются гипердокументы (web-страницы, сайты) получают унифицированный указатель ресурса (URL). Он состоит из обозначения протокола передачи информации, доменного имени и пути к web-странице, например: http://www.rossia.ru/moskva/arbat. Доменное имя состоит из доменов верхнего и нижнего уровней. Домен верхнего уровня обозначает либо страну (Россия – ru, Германия – de, Франция – fr), либо организацию (com, org, gov, edu).

Отличительной особенностью сети Интернет по сравнению с ее предшественниками является высокая надежность передачи информации. Эта надежность обусловлена новыми принципами передачи информации. Традиционный способ передачи информации по телефонной сети (например, с помощью факса) заключается в том, что между отправителем и получателем сообщения на все время передачи устанавливается телефонная связь. Поскольку канал связи включает в себя множество коммутаторов (устройств, соединяющих и разъединяющий отдельные участки линии связи), то нередко один из коммутаторов случайно разрывает связь, и передача информации прерывается. Необходимо вновь устанавливать связь и начинать передачу заново.

В сети Интернет передача информации осуществляется несколько иначе. Дело в том, что крупные центры информации соединены между собой не одной, а множеством линий. То есть они как бы представляют собой узлы информационной паутины. Нити паутины – линии связи. Чтобы повысить надежность передачи информации, необходимо сделать так, чтобы при обрыве одной линии (нити) информация прошла по другой линии. Именно эта идея и реализована в Интернете.

Технология передачи информации в Интернете.

  1.  С помощью специальных программ (протоколов) передаваемая информация «нарезается» на маленькие пронумерованные порции.
  2.   Далее эта информация порциями передается получателю, причем разные порции могут доставляться к получателю разными путями и в разной последовательности.
  3.  Поступившие на компьютер получателя части информации собираются согласно номерам в исходное состояние.  Если где-то линия связи обрывается, информация идет по другой линии.

Этот процесс напоминает перевозку сруба. Бревна нумеруют, сруб разбирают. Бревна перевозят любыми путями и в любой последовательности, затем сруб собирают на новом месте согласно номерам. Такая технология значительно повышает надежность передачи информации.

Специальное программное обеспечение, разработанное для компьютерных сетей, предоставляет пользователям множество полезных услуг. Наиболее популярные из них в настоящее время – это электронная почта и WWW. Электронная почта позволяет переслать сообщение с любого компьютера, подключенного к сети, на любой другой. При этом компьютеры могут быть расположены на разных континентах, а сообщение дойдет за несколько секунд. Удобно то, что пользователю не нужно устанавливать непосредственную связь с получателем (как в случае с факсом), а достаточно нажать кнопку отправки письма, все остальное сделает компьютерная техника. Следует иметь в виду, что электронное письмо может содержать не только текст, но и рисунок, фотографию, программы, аудио и даже видеозапись, то есть представлять мультимедиа документ.

Компьютеры в сетях могут быть связаны между собой кабелем или через телефонную сеть. Для связи через телефонную сеть используют модемы или радиомодемы.

APSL – ассиметричная цифровая абонентская линия. Современная модемная технология в которой исходящий трафик меньше входящего.

Сетевой трафик – объем информации, передаваемый в сети за определенный период времени.

Передача информации в сети осуществляется с помощью специальных программ – протоколов.

Протокол – это набор правил организации передачи данных в сети.

Примеры протоколов:

TCP/IP – протоколы передачи данных в сети Интернет.

FTP –  протокол передачи файлов (скачивание файлов, докачивание после сбоя)

HTTP – протокол передачи гипертекста.

SMTP – протокол передачи эл. Почты.

Telnet – протокол для реализации текстового интерфейса в сети.

IRC – ретранслируемый Интернет-чат.

Конфигурация сети (архитектура, топология)

Обобщенная геометрическая характеристика компьютерной сети называется сетевой топологией.

  1.  Кольцевая. Информация передается по замкнутому каналу. Каждый абонент непосредственно связан с двумя ближайшими соседями, но может связаться с любым путем последовательного обслуживания узлов.
  2.  Звездообразная. В центре находится сервер, связанный с абонентами и связывающий их друг с другом.
  3.  Шинная. Компьютеры подключены к общему каналу (шине), через который могут обмениваться сообщениями.
  4.  Древовидная. Серверу подчинены компьютеры первого уровня, им второго и т.д.

Коммуникационное оборудование.

Концентратор (хаб, switch) – многоканальное устройство сопряжения компьютеров с каналами связи (разветвитель).

Мост (bridge) – устройство, соединяющее две сети, использующие одинаковые протоколы передачи данных.

Маршрутизатор (роутер) – устройство прокладывающее данным путь в сети.

Шлюз – устройство служащее для организации обмена данными между сетями с разными протоколами и подключения локальной сети к глобальной (Интернету).

Тема 3. Классификация компьютеров

Классифицировать компьютеры можно по разным признакам: производительности, применению, архитектуре и т.д. Классификации по производительности и применению широко распространенны.

Производительность компьютера определяется числом операций производимым компьютером в секунду, измеряется во флопсах. Один флопс равен одной операции в секунду.

Можно составить следующую классификацию.

Тип компьютера

Производ-ительность,

оп/сек

Применение

1.

Суперкомпьютеры – многопроцес-сорные системы, работающие по распараллеленным алгоритмам.

1012-1015

Решение задач, требующих большой вычислительной мощности: моделирование погоды, ядерных испытаний, управления сложными комплексами (космическая группировка спутников, системы ПВО, многопользовательские игры). Особенность – технология параллельных вычислений (Roadrunner IBM 2008 г.).

2.

Большие ЭВМ, Мэйнфреймы.

1010-1012

Обслуживание крупных организаций и научных учреждений, выполняют роль серверов в корпоративных информационных системах, построенных на основе компьютерных сетей (банки, заводы, торговые сети). Особенности: высокая надежность, встроенная база данных и  способность к масштабируемости – изменению размеров информационной системы (IBM AS/400 c OS/400).

3.

Малые ЭВМ

До 1010

По применению можно выделить следующие типы:

  1.  Сервер – мощный компьютер, управляющий ресурсами локальной сети.
  2.  Рабочая станция – автоматизированное рабочее место специалиста на основе специализированного ПК (издательство – графич. возможности, звукозапись – аудиокарта и т.д.).
  3.  Массовый ПК может использоваться дома и в офисе для развлечений и обработки офисных документов.
  4.  Встроенные компьютеры используются для управления тем или иным оборудованием: сотовые телефоны, бортовые компьютеры в автомобилях.

Кроме того существуют и другие классификации.

Так малые  ЭВМ часто различают по размерам: настольные, мобильные (ноутбуки), карманные.

1. Наиболее широкоиспользуемый тип компьютеров – это настольный персональный компьютер. Достоинства: невысокая стоимость и достаточно широкие возможности.

2. Ноутбук (notebook), нетбук– портативный компьютер. Позволяют выполнять такие же работы, что и настольный ПК, но при этом его легко брать в дорогу, на место событий – это достоинство. Недостатки: ограниченное время работы от батареи, высокая стоимость.

3. Планшетный компьютер, электронные книги – еще более мобильный, чем ноутбук, легкий, компактный.

4.. Еще более компактны – карманные компьютеры.

Платформы PocketPc и Palm. PocketPc хорош тем, что совместим с Wintel, что очень удобно. Palm дешевле.

Достоинства: компактность, низкая стоимость, отсутствие механических устройств – память на энергонезависимой флеш-карте, имеет связь с настольными ПК. Недостатки: неудобный набор текста, малая величина экрана не позволяет делать верстку.

Переносное устройство, в котором объединены и карманный компьютер и коммуникационные приборы (телефоны, факсы, модемы) называют персональным коммуникатором или смартфоном. Они позволяют корреспонденту передавать информацию в редакцию через Интернет.

Широкое распространение получило использование коротких текстовых сообщений.

SMS (Short Message Service). Все большей популярностью пользуется мультимедийный сервис MMS (Multimedia Message Service), позволяющий передавать фотографии, мелодии, видеоклипы.

Компьютеры различаются также своей платформой.

Платформа – тип ПК, определяемый маркой процессора и операционной системой на которой он работает.

Компьютеры разных платформ несовместимы, т.е. для каждой платформы требуется свой набор программ.

Наиболее распространенные платформы персональных компьютеров это Платформа IBM-совместимых компьютеров или Wintel и платформа Арр1е.

Платформа IBM-совместимых компьютеров или Wintel (операционная система Windows и процессор Intel).

Эти компьютеры начала производить фирма IBM. Главная заслуга IBM в выработке и утверждении стандартов на основные части компьютера – комплектующие, что позволило реализовать принцип открытой архитектуры.

Принцип открытой архитектуры предусматривает возможность дополнения и замены имеющихся аппаратных средств новыми компонентами. Например, можно нарастить оперативную память, заменить жесткий диск на более совершенный и т. д.

В России наиболее популярны именно IBM-совместимые компьютеры.

Достоинства: дешевизна, открытая архитектура.

Производители: IBM, Compag, Acer, Dell.

Платформа Арр1е

Арр1е Computers– легендарная фирма. Ее основатели Стив Джобс и Стив Возняк считаются изобретателями персонального компьютера.

На Западе достаточно распространены компьютеры фирмы Арр1е - Macintosh. 

Именно на компьютерах Арр1е впервые появились такие новинки как графический интерфейс, мышь, звуковая система и видео. Работа с графикой и сегодня является сильным местом Мас-ов, поэтому они находят широкое применение в издательском деле, обработке звука и видео.

Достоинства Macintosh надежность, качество, компактность. Но они дороже и архитектура - закрытая.

Тема 4. Устройство ПК.

Конструктивно стандартный персональный компьютер (ПК) состоит из следующих основных частей: системного блока, монитора, клавиатуры, манипулятора типа «мышь».

В системном блоке находятся процессор, устройства памяти и другие устройства.

Процессор - устройство, производящее расчеты и управляющее всеми частями компьютера. Основная интегральная характеристика процессора - производительность, измеряемая числом операций в секунду флопс). Производительность зависит от разрядности и тактовой частоты.

Разрядность – длина машинного слова не меняется в течении длительного периода. Так процессоры современных ПК имеют разрядность 32 бита.

Тактовая частота процессора – частота, с которой процессор совершает операции.

Тактовая частота более изменчивая характеристика, чем разрядность, поэтому именно частоту обычно указывают как основную характеристику процессора.

Устройства памяти - устройства, предназначенные для хранения информации.

Основные характеристики устройств памяти - объем памяти и ее быстродействие.

Объем памяти равен максимальному количеству информации, которое может сохранять данное устройство. Быстродействие определяется временем доступа к необходимой информации.

Внутренняя память: оперативная память, кэш-память и постоянная память.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) предназначено для хранения информации непосредственно во время работы компьютера.

Кэш-память – быстрое ЗУ небольшого объема, которое используется для ускорения обмена данными между процессором и ОЗУ.

Особенности ОЗУ: высокое быстродействие, энергозависимость (при выключении электропитания компьютера информация теряется).

Внешнее запоминающее устройство (ВЗУ, внешняя память) предназначено для долговременного хранения информации.

Особенности ВЗУ: большой объем памяти и энергонезависимость.

Основным хранилищем информации в ПК является накопитель на жестком магнитном диске (НМЖД), встроенный в системный блок компьютера, его часто называют жестким диском или винчестером. Объем современных жестких дисков составляет сотни гигабайт. Для перемещения информации от одного компьютера к другому используются оптические диски и флэш-карты (дискеты устарели). Запись и считывание информации на диск производится после помещения его в дисковод. Оптические диски бывают разных видов:

1. CD-ROM — диск с уже записанной информацией, 650 -800 Мб.

2. CD-R — "чистый" диск ("болванка"), на который можно сделать однократную запись,

3. CD-RW — перезаписываемый диск, позволяющий делать многократную запись.

4. DVD (R,RW)— специальный формат, часто используется для записи фильмов. 4,7 Г.

5. Blue-Ray – 27 Гб.

В последнее время для переноса информации все чаще используют флэш-карты (> 10Гб), которые хороши тем, что устройства считывания с флэш-карт полностью электронные, без механических частей, что повышает их быстродействие и надежность. Кроме того они очень компактны.

Устройство хранящее информацию на магнитных лентах называют стримером. Дисководы для дискет обозначают буквами латинского алфавита с двоеточием А: и В:, а жесткие диски буквами С:, D: и далее по алфавиту.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) предназначено для хранения минимального набора программ, необходимых для запуска компьютера, тестирования его устройств и загрузки операционной системы.

Особенности ПЗУ: малый объем, высокое быстродействие, энергонезависимость.

Кроме того, в системном блоке расположены и другие устройства.

  1.  Системная (материнская) плата — это устройство на котором размещаются процессор, магистраль передачи данных (шина), микросхемы оперативной памяти, контроллеры внешних устройств.
  2.  Контроллеры согласуют работу процессора и какого-либо устройства (клавиатуры, дисковода, монитора и т. д.).
  3.  Блок питания — устройство, преобразующее электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения.
  4.  Видеокарта — устройство, формирующее изображение на экране монитора. От вида видеокарты зависит качество изображения.
  5.  Звуковая карта — устройство, позволяющее воспроизводить различные звуковые эффекты, музыку, речь.
  6.  Сетевая карта – устройство подключения к компьютерной сети.

Говоря об устройстве ПК нельзя обойти такое понятие как конфигурация.

Конфигурация компьютеров

Конфигурация – состав вычислительной системы. (Симонович).

Аппаратная конфигурация - набор устройств, составляющих вычислительную систему и их основные характеристики.

Пример

1998год.

Pentium2 300 MGz/64/3, 2/CD-ROM

2003 год.

Intel Celeron 1700/128/30/3,5’/17’’ 0,24/CD-52x

2008 год

Pentium 4 3.0х2/2048/160/DVD-RW

Стоимость 12000 руб.

Ноутбуки от 15000 руб.

LCD Мониторы 17’’ от 6000р.

Тема 5. Периферийные устройства. Устройства ввода-вывода информации

К устройствам ввода-вывода информации относятся:

1. Монитор (дисплей),

2. Клавиатура,

3. Манипуляторы (мышь, сенсорная панель и т. д.),

4. Принтеры,

5. Сканеры

6. Коммуникационные устройства (модемы, сетевые карты и т.д.)

Монитор - устройство, предназначенное для отображения на экране информации в виде текстов, графики и видеоизображений.

Мониторы бывают двух типов: изготовленные на основе электронно-лучевой трубки и жидко-кристаллической панели (LCD). Модель цвета RGB.

Основные характеристики монитора: размер экрана, размер зерна - размер светящейся точки на экране и частота регенерации изображения.

Чем меньше размер зерна, тем изображение четче. Сейчас распространены LCD мониторы с размером зерна 0,26—0,28 мм.

Частота регенерации (обновления) изображения показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение. Чем выше частота, тем лучше для глаз. Минимально допустимым считается частота 75 Гц, нормативным 85 Гц и комфортным 100 Гц и более.

Клавиатура - устройство, предназначенное для ввода информации в компьютер и управления. Стандартная клавиатура состоит из основной и дополнительной. Дополнительная клавиатура дублирует функции основной и используется обычно опытными пользователями для ускорения работы. Клавиши на клавиатуре разделяются на два типа: символьные и функциональные.

Символьные клавиши предназначены для ввода цифр, букв и других символов, обозначенных на них. Символьные клавиши расположены так же, как и на пишущих машинках, поэтому тем, кто имеет опыт машинописных работ, нетрудно освоить компьютерный набор. Функциональные клавиши предназначены для ввода команд.

Манипуляторы - устройства, предназначенные для перемещения и активизации объектов на экране монитора. Мышь — наиболее распространенный тип манипулятора. Кроме этого к манипуляторам относятся графические планшеты (дигитайзеры), джойстики и другие устройства. Графические планшеты (дигитайзеры) – устройства, предназначенные для ввода в компьютер изображения в процессе его рисования.

Сканер - устройство для ввода графической информации в память компьютера.

Основные характеристики сканеров:

Разрешающая способность – количество различимых точек на дюйм (dpi).

Оптическая плотность – градации от белого цвета (оптическая плотность – 0 D) до черного (4D).

Цветность – количество бит информации выделяемых на запись информации об одном из цветов триады RGB.

По типам сканеры делятся на:

планшетные — для сканирования фотографий или рисунков в отраженном свете. Многие модели этого типа комплектуются слайд-модулями для работы в проходящем свете;

слайд-сканеры — применяются для оцифровки негативов и позитивов;

барабанные — обеспечивают наиболее высокое качество сканирования любого материала.

Принтер - устройство, предназначенное для печати информации на бумаге или пленке. Модель цвета CMYK (голубой, пурпурный, желтый, черный).

В настоящее время применяются три основных типа принтеров: матричные, струйные и лазерные, светодиодные. Принцип действия матричных принтеров аналогичен пишущей машинке — механическая головка ударяет по красящей ленте, и на бумаге образуется отпечаток. Матричные принтеры хороши низкой себестоимостью печати и неприхотливостью к качеству бумаги. Качество печати невысокое, но достаточное для текстовых документов. Устарели и выходят из употребления.

Принцип действия струйных принтеров основан на распылении мелких капель чернил в нужном месте. Качество печати выше, чем у матричных принтеров. Наибольшее применение струйные принтеры получили при печати полноцветных изображений. Самые распространенные принтеры.

Лазерные принтеры обладают высоким качеством и скоростью печати. Они используют электростатический принцип печати. Для изготовления профессиональных оригинал-макетов изданий используют лазерные принтеры и высококачественные струйные.

Одной из основных характеристик принтеров, так же как и у сканеров, является разрешающая способность, измеряемая в dpi.

Рис. Принцип действия лазерного принтера.

Стоимость принтеров в 2008 г.: Матричные — нет на рынке, Струйные - от 2000 р. Лазерные — от 4000 р.

Коммуникационные устройства - устройства, предназначенные для связи между компьютерами. Наиболее распространенные коммуникационные устройства - это сетевая карта и модем. Сетевая карта предназначена для соединения компьютеров в локальной сети, а модем — для соединения удаленных компьютеров через телефонную сеть.

Активно развиваются беспроводные средства связи: WiFi для сетей, Bluetooth для связи мобильных телефонов компьютеров и наушников, гарнитур принтеров цифровых камер и т.д.

В последние годы появилось много новых устройств, расширяющих применение компьютеров. Это и цифровые фото- и видеокамеры, цифровые аудио- и видеоплееры, джойстики для игр, звуковые колонки, шлемы виртуальной реальности и другие.

Тема 6. Организация информации в компьютерных системах

Для того чтобы эффективно работать с информацией, необходимо знать, как она организована, то есть где она находится. А находится она в документах.

В современной информатике это понятие значительно более широкое, чем то, которое традиционно применяется в области делопроизводства.

Документ  поименованный объект, содержащий определенную информацию. Имя документа используется для его поиска и идентификации. Используя такое широкое определение, документами можно назвать книгу, письмо, кинофильм, аудиозапись, файл и даже любой экспонат музея.

Электронный документ  документ, в котором информация представлена в электронно-цифровой форме.3

В компьютерных технологиях электронный документ часто называют файлом. Аналогично, одно и то же обозначают такие понятия как каталог, папка и директория.

Различные способы организации информации называют моделями представления информации (данных).

Иерархическая модель (дерево)

Иерархия – подчиненность нижних структур верхним.

Так же как по папкам раскладывают бумаги, электронные документы (файлы) группируются по каталогам (папкам). Каталоги располагаются на диске. Один каталог может быть вложен в другой.

Корневым называется каталог, в который вложены все другие каталоги.. Каталог, который вложен в корневой  каталогом первого уровня. Каталог, вложенный в каталог первого уровня, называется каталогом второго уровня и т. д.

Деревом каталогов называется разветвленная, иерархическая система каталогов всех уровней. Текущими называются диск и каталог, с которыми в данный момент происходит работа.

Полное имя файла состоит из пути к файлу, его имени и расширения. Путь указывает диск и последовательность каталогов, ведущих к файлу.

Имя файла используется для поиска и идентификации файла. Расширение указывает тип файла. Файлы с расширениями exe, com, bat запускают выполнение программ. Файл может и не иметь расширения.

Например, файл с именем proba.txt находится в каталоге TEXT, который вложен в каталог LEX корневого каталога, и все это размещено на диске С.

Тогда полное имя файла будет: C:\Документы\Отчеты\Годовой.doc

В этой записи отражено следующее:

Путь к файлу:

С: Диск С,

\ корневой каталог,

Документы каталог 1-ого уровня,

Отчеты каталог второго уровня,

Годовой имя файла,

doc – расширение.

С:\

Рис.   Дерево папок

Только указав полное имя файла (с путем к нему), вы можете рассчитывать, что операционная система, как опытный библиотекарь, найдет «нужную полку» с вашим файлом.

Описанная выше система организации информации напоминает дерево. Если корневой каталог – это ствол, то каталог первого уровня – это ветвь, идущая от ствола, ветвь от нее – каталог второго уровня
и т. д. На конце ветки дерева листок – документ. Такая организация информации по принципу дерева хороша тем, что позволяет быстро находить документ, если известен путь к нему (полное имя документа). По этому принципу организована информация не только в компьютерных системах, но и в обычных библиотеках (систематический каталог с индексами УДК).

Достоинство модели – адекватное описания иерархических систем и быстрый поиск информации, если известно полное имя файла.

Недостаток – трудности с поиском, если полное имя файла неизвестно.

Сетевая модель (паутина)

Однако, в том случае, когда неизвестны точные имена документов, поиск затруднен. В этом случае удобнее использовать другой принцип организации информации – сетевой или принцип «паутины».

Рис. 3.Паутина

Принцип паутины – такая организация информации, при которой информация на определенную тему сосредоточена в информационных узлах, связанных между собой множественными связями, ссылками (нитями паутины).

Рассмотрим принцип «паутины» на примере книги. Каждая научная книга, помимо текста, имеет список литературы и ссылки на него. То есть каждая книга через ссылки связана с множеством других книг, а те, в свою очередь, с другими и так далее. Книга является узлом информационной паутины, а ссылки – её нитями. В компьютерных технологиях документы тоже имеют ссылки, а точнее гиперссылки. Документы, содержащие гиперссылки, называются гипердокументами или Web-страничками. Гиперссылка – это выделенный текст или графика, активизация которых (щелчком мыши) открывает документ, на который сделана ссылка. Отличие гиперссылки от обычной ссылки чисто техническое. Для того чтобы найти нужную книгу согласно ссылки, читателю придется идти в библиотеку, а пользователь компьютера автоматически получит запрашиваемый документ, лишь щелкнув по гиперссылке. Конечно, во втором случае процесс поиска информации значительно ускоряется, ведь документ может быть быстро получен по сетям из другого города, другой страны и даже другого континента.

Всемирная информационная паутина (WWW) - это совокупность гигантского количества взаимосвязанных Web-страничек в сети Интернет.

Пользователь, подключенный к Интернет, получает доступ к необъятным информационным ресурсам всего человечества.

Использование принципа «паутины» эффективно на стадии начального знакомства с новой темой. Ведь достаточно найти один подходящий по теме документ (что не сложно сделать с помощью специальных поисковых машин) и затем, открывая с помощью гиперссылок другие документы, довольно быстро получить нужную информацию.

Эффективная технология поиска информации заключается в том, что на первом этапе используя принцип паутины, происходит поиск наиболее «богатых» (в смысле наличия информации по заданной теме) узлов, записываются их точные адреса, а затем отслеживается вновь появляющаяся в этих узлах информация, используя принцип «дерева».

  1.  Реляционная модель

Реляционная модель данных используется для создания баз данных.

Реляционная модель данных представляет собой множество взаимосвязанных двумерных реляционных таблиц, в каждой из которых содержатся сведения об одной сущности автоматизируемой предметной области.

(Relation – связь, отношение).

Сущность – объекты, процессы, события, явления. Например: товар, поставщик, заказчик, поставка, отгрузка. Сущность описывается в виде информационного объекта.

Информационный объект – это информационное описание некоторой сущности предметной области.

Информационные объекты описываются с помощью реквизитов.

Реквизит – элементарная (неделимая на смысловом уровне) характеристика ИО (поле в таблице БД). Содержимое поля отображается в столбце таблицы и содержит данные одного типа. Структура реляционной таблицы определяется составом полей.

Информационный объект имеет множество реализаций – экземпляров объекта (запись в БД).

Запись – строка таблицы, содержащая данные о конкретном экземпляре сущности.

Правила построения таблиц (пример – оценки школьников, что в поле, а что в строку?)

Таблица «Товар»

Код товара

Название товара

Цена

Ед. изм

Налог (НДС)

Т001

Компьютер

30000

Штука

15%

Т002

Монитор

9000

Штука

20%

Т003

Диски DVD

40

Коробка

20%

Т004

Монитор

7500

Штука

5%

Т005

Принтер

3500

Штука

10%

Таблица «Поставка товаров»

№ Договора

Код  товара

Срок поставки

Объем поставки

Д001

Т003

1.01.2009

20

Д001

Т001

5.03.2009

5

Д002

Т002

7.04.2009

10

Д003

Т001

20.06.2009

12

Рис.     Реляционная БД.

Для однозначного определения каждой записи каждая таблица должна иметь уникальный ключ. Ключ идентифицирует запись и не может иметь одинаковое значение для разных записей в таблице.

Простой ключ состоит из одного поля, а составной из нескольких.

Ключ связи обеспечивается одинаковыми полями в паре таблиц.

Логические связи между таблицами дают возможность объединять данные из разных таблиц. Таким образом, обеспечивается рациональное хранение данных и их объединение.

Достоинства реляционных таблиц:

  1.  Компактные таблицы легче воспринимаются.
  2.  Коррекция данных затрагивает небольшую часть БД.

Связь таблиц может быть двух типов: один-к-одному (1:1)или один-ко-многим (1:М).

В первом случае каждой записи в одной таблице соответствует одна запись в другой таблице, а во втором, одной записи в одной таблице может соответствовать несколько записей в другой.  В этом случае сторона «один» является «главной таблицей», а сторона М – «подчиненной».

Информационно-логическая модель данных отображается в виде схемы данных.

Схема данных – графическое изображение таблиц и связей между ними.

Рис.     Схема данных

Этапы проектирования и создания базы данных

  1.  Построение информационно-логической модели данных (ИЛМ).
    1.  Анализ документов предметной области и выделение информационных объектов (ИО).
    2.   Определение связей между ИО.
    3.   Построение ИЛМ.
  2.  Конструирование таблиц БД.
  3.  Ввод данных в таблицы.

Каждый информационный объект предметной области адекватно отображается реляционной таблицей, а связям между ИО соответствуют логические связи между парой соответствующих таблиц. Такие связи устанавливаются по уникальному ключу главной таблицы.

Обработка информации с помощью базы данных

Запросы

Запрос – основной инструмент выборки данных из БД в соответствии с указанными реквизитами и условиями.

Запрос позволяет выбрать необходимые данные из одной или нескольких взаимосвязанных таблиц, произвести вычисления и получить результат в виде таблицы.

Пример. Необходима информация о товарах запланированных к поставке покупателям по всем договорам. Результат должен содержать:

  1.  Наименование покупателя из таблицы Покупатель.
  2.  Месяц поставки из таблицы Поставка.
  3.  Название товаров из таблицы Товар.
  4.  Стоимость поставляемых товаров, рассчитанная по количеству из таблицы Поставка, умноженному на цену из таблицы Товар.

Еще более сложный анализ можно сделать на основании и нескольких запросов. Например, для анализа выполнения договоров можно сформировать сложный запрос сравнивающий результаты запросов по договорам и реальным поставкам и получить информацию о недопоставках товаров.

Формы

Формы – это средства диалога пользователя с базой данных.

Через формы осуществляются следующие действия:

  1.  Ввод данных в таблицы БД.
  2.  Просмотр данных и их изменение.
  3.  Установка ограничений на доступ к данным.
  4.  Вывод необходимых сообщений.

Формы могут быть однотабличными и много табличными.

Отчеты – форма представления данных для печати на стандартных листах бумаги.

Тема   Программное обеспечение

Программное обеспечение – набор программ, позволяющих обеспечить работу компьютера, обработку с его помощью информации и разработку новых программ.

Программное обеспечение (ПО) является неотъемлемой частью любой компьютерной системы. Классификация ПО представлена на рис. 4.

Рис. 4 . Классификация программного обеспечения

Дадим некоторые определения.

Программа – набор команд, приводящих в действие устройства компьютера.

Команда (оператор) – элементарная инструкция, предписывающая процессору выполнить ту или иную операцию над данными.

Базовое ПО – набор программ, обеспечивающий работоспособность компьютерных систем.

Прикладное ПО – набор программ, предназначенных для обработки информации в различных сферах деятельности.

Системы программирования или инструментальные  среды разработки (СП) – это система программных средств, используемая программистами для разработки программного обеспечения (ПО).

Программное обеспечение  разрабатывается программистами. Затем проводится его тестирование с целью выявления ошибок и недоработок. После тестирования первая версия программного продукта попадает на рынок. Однако, несмотря на тестирование, в процессе эксплуатации выявляются ошибки и недоработки. Разработчик устраняет недостатки и выпускает вторую модификацию программы. Модификаций может быть несколько. Если выясняется, что программа требует существенной переработки, то разработчик готовит новую версию программы.

Версия программы – вариант программы, существенно отличающийся от предыдущего. Версия обозначается первым числом после названия.

Модификация программы – вариант программы, отличающийся от предыдущего незначительными доработками. Модификация обозначается числом после номера версии и отделяется от нее точкой.

Например: DOS 6.22 (шестая версия и 22-я модификация).

Служебное программное обеспечение (СПО)

СПО это:

  1.  Программы, находящиеся в ПЗУ и выполняющие служебные функции: загрузку операционной системы в оперативную память и тестирование устройств компьютера.
  2.  Драйверы. Драйвер устройства – программа, обеспечивающая взаимодействие прикладной программы с конкретным устройством.

Операционные системы

Обязательной частью базового ПО являются операционные
системы.

Операционная система – это базовый комплекс компьютерных программ, обеспечивающий интерфейс с пользователем, управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, а также выполнение прикладных программ и утилит.

Рассмотрим наиболее распространенные операционные системы.

MS DOS разработана фирмой Microsoft в 1981 году. Широко применялась вплоть до 1995 года. Предназначена для настольных ПК. Основное достоинство - компактность. Компактность или малый объем программы позволяет работать на устаревших компьютерах.

Недостатки:

  1.  Однозадачная, однопрограммная ОС.
  2.  DOS изначально была рассчитана на оперативную память в 640 Кб. Когда ОП стала значительно больше, DOS не могла управлять ею эффективно.
  3.  DOS создавалась для 16-разрядных процессоров, а когда процессоры стали 32-разрядными, их преимущества слабо реализовывались.
  4.  DOS имеет командный тип диалога. Для перехода к дружественному интерфейсу потребовалось создание специальных программных оболочек типа Norton Commander, Windows 3.xx. На каком-то этапе стало ясно, что нужна новая ОС, которая вобрала бы в себя и графический интерфейс и другие усовершенствования. Такая ОС была создана в 1995 году и названа Windows 95.

Windows 95 предназначена для широкого круга пользователей.

Достоинства: дружественный интерфейс, совместимость приложений (свойство программ, позволяющее легко передавать данные из одной программы в другую), многозадачность (позволяет одновременно работать с несколькими программами). ОС 32 - разрядная.

Ограничения. Windows 95 требует значительно бóльших ресурсов, чем DOS (оперативная память больше 16 Мб, дисковое пространство не менее 100 Мб). Устойчивость системы ниже, чем у DOS, возможны сбои в работе.

Windows 98 – развитие линии Windows 95. Устранены некоторые ошибки. Большая устойчивость и быстродействие. Ориентация на интернет, включен в состав браузер Internet Explorer. Поддержка новых устройств: цифровые фото- и видеокамеры, цифровые плееры и т. д. Требует еще бóльших ресурсов, чем Windows 95.

Windows Mellennium (ME) 2000 г.

Усовершенствована система безопасности (введены точки возврата), устранена строка команд DOS.

Ресурсов требует в три раза больше, чем Windows 98 (500 Мб).

Линейка профессиональных ОС

Windows NT (1993 г.)

Windows NTпрофессиональная ОС, предназначенная для создания корпоративной информационной системы (КИС) предприятия по технологии «клиент-сервер». 32-разрядная, сетевая.

Основное достоинство – надежность, стабильность и защищенность.

Технология «клиент-сервер» предполагает наличие в информационной системе предприятия мощных управляющих компьютеров – серверов и подключенных к ним автоматизированных рабочих мест специалистов (АРМов) – клиентов.

Технология «клиент-сервер» позволяет решать следующие задачи, необходимые для КИС:

  1.  Защита информации от несанкционированного доступа и вирусных атак,
  2.  Рациональное использование ресурсов (коллективное пользование базой данных, принтерами и другими дорогостоящими устройствами,
  3.  Обеспечение высокой устойчивости работы, отсутствие аварийных остановок.

Ограничения. Создание и эксплуатация КИС требует наличия высококвалифицированного и высокооплачиваемого персонала.

Windows 2000 (новое название Windows NT 5.0)

Планировалось внедрение на домашние ПК. Для этого на NT надели привычный для широкого пользователя интерфейс Windows 98, улучшили мультимедиа и игровые возможности. Но Windows 2000 в дом не пошла.

Windows XP (experience - опытность) 2001 г.

Улучшен интерфейс, запись CD сделан на уровне самой ОС.

Требует больших ресурсов (256 Мб – ОЗУ, 800 Гц, 2 Гб). Но пошла.

Windows Vista

Интерфейс стал еще красивее.

Две ветви ОС: для широкого пользователя и профессиональные слились.

Windows 95\98

Windows NT\2000\

Файловые системы

Файловая система определяет способ, которым ОС выполняет операции с файлами, хранящимися на жестком диске.

ОС семейства NT (2000, ХР, 7) используют файловую систему NTFS, а Windows 98 – FAT32.

Linux – EXT2

OS/2 - HPFS

FreeBSD – UFS.

ОС альтернативные семейству Windows

Unix (60-е годы)

Unix – семейство профессиональных ОС предназначенных для управления корпоративными информационными системами.

При разработке главной целью были стабильность и надежность работы. Никаких «рюшечек».

Достоинства: совместимость (программы должны работать на всех Unix-системах, переносимость с компьютера на компьютер, настраиваемость под конкретную компьютерную систему.

Одна из особенностей – многотерминальный режим работы, когда один компьютер управляет рядом терминалов, состоящих из мониторов и клавиатур.

Linux (1991 г.)

Разработчик - Линус Торвальдс (дипломный проект).

Linux – семейство свободно распространяемых операционных систем с открытым кодом.

Достоинства:

Открытая архитектура означает, что ядро системы распространяется в виде исходных текстов, что позволяет любому программисту совершенствовать систему и подстраивать ее под свою задачу. Ядро не связано с оболочкой, что позволяет легко менять оболочки.

Недостатки:

Работа с Linux требует некоторой квалификации программиста, либо приобретения коммерческих дистрибутивов. Набор прикладных программ не столь велик как для Windows.

Одна из версий LinuxLindows позволяет работать не только с программами для Linux но и с программами для Windows.

В Китае Linux – официальная ОС для госучреждений.

ОС МАС фирмы Аррle Computers.

Для того чтобы лучше представить функции операционной системы, рассмотрим упрощенную схему работы ПК. При включении ПК процессор начинает выполнять программу, записанную в ПЗУ. Согласно этой программе происходит тестирование устройств компьютера и загрузка операционной системы с жесткого диска в оперативную память. Если неполадок нет, то на экране появляется приглашение ОС для пользователя: для Windows – рабочий стол.

Система приходит в режим ожидания команды пользователя. Если происходит сбой (неисправность), ОС выдает соответствующее сообщение на экран.

Пользователь вводит команду выбирая ее из меню или активизирует графический объект.

Электрический сигнал с клавиатуры или манипулятора преобразуется в команду с уникальным номером. Согласно этой команде процессор начинает выполнение соответствующей программы ОС. Завершив выполнение программы, компьютерная система вновь переходит в режим ожидания.

Если в момент отдачи команды пользователем процессор выполнял какую-либо программу, то он прерывает ее выполнение, запоминает ее параметры, необходимые для возобновления работы, а после отработки команды пользователя продолжает ее выполнение.

Каждая команда пользователя вызывает длинную цепь команд ОС. Например, при запуске программы определяется ее местонахождение на диске, включается двигатель перемещения магнитной головки, происходит поиск соответствующего файла, считывание информации, преобразование ее в сигналы, управляющие электродами электроннолучевой трубки и т. д. Одна команда пользователя преобразуется в тысячи машинных команд. Все это делает операционная система.

Сервисные системы (утилиты)

Сервисные системы – это программы, предназначенные для предоставления пользователю дополнительных возможностей.

Эти программы еще называют утилитами (от английского utility – полезный).

Рассмотрим наиболее распространенные сервисные системы.

В первую очередь следует упомянуть пакеты утилит или программы для обслуживания и настройки компьютера. Norton Utilities – один из самых известных пакетов. Такая сервисная система имеет следующие функции:

  1.  Антивирусная защита.
  2.  Чистка системы от ненужных файлов и программ.
  3.  Восстановление системы после сбоя.
  4.  Восстановление удаленных данных.
  5.  Проверка состояния дисков и исправление ошибок. Дефрагментация дисков.
  6.  Полное информирование о характеристиках компьютера, драйверов и программ.

Пользователи нередко пользуются отдельными утилитами и одни из наиболее популярных это антивирусные программы.

  1.  Антивирусные программы предназначены для борьбы с компьютерными вирусами. Компьютерный вирус – программа выполняющая несанкционированные действия в компьютерной системе. Вирусы могут нарушать работоспособность системы.

В России самые популярные антивирусные программы – Антивирус Касперского (KAV) и Dr. Web.

Антивирус Касперского состоит из следующих модулей:

  1.  Scanner – проверяет диски на вирусы.
  2.  Monitor – автоматически проверяет все запускаемые файлы и документы.
  3.  Инспектор – отлавливает неизвестные вирусы за счет контроля за изменением размера файлов.
  4.  Проверка почты – проверяет сообщения электронной почты.

Зараженные файлы могут либо лечиться либо уничтожаться. База антивируса Касперского содержит информацию более чем о 50 тыс. вирусах, обновляется через интернет. Стоимость базового комплекта 980 р. (2008 г.).

В век компьютерных коммуникаций трудно обойтись без архиваторов.

  1.  Архиватор – программа уменьшающая размер файла.

При передаче информации по сети пользователь обычно платит за объем передаваемой информации. Архиваторы позволяют сжимать текстовые файлы более чем в 10 раз, следовательно и платить за передачу архивированного файла придется в 10 раз меньше, чем за обычный. Сжимаются также и файлы других форматов – графические, аудио, видео.

Наиболее популярные архиваторы для текстовых документов WinRAR и ZIP.

  1.  Следующая группа утилит – вьюверы – программы для просмотра графики. Проблема заключается в том, что форматов графических файлов достаточно много. Один из самых популярных вьюверов ACDSee распознает 50 форматов.
  2.  Ну и, наконец, к утилитам можно отнести многочисленные проигрыватели мультимедиа файлов (плееры), такие как компактный WinAmp или поддерживающий объемное звучание (до 6 колонок) Power DVD Player.

Функционально ориентированные программы

Функционально ориентированные программы (ФОП) – программы, предназначенные для выполнения какой-либо широко используемой функции обработки информации.

Особенность ФОП заключается в том, что эти программы используются очень широким кругом пользователей, вне зависимости от их профессии. Примером таких программ могут служить так называемые «офисные программы», то есть программы, предназначенные для автоматизации работы с документами. С документами работают все специалисты.

Нередко функционально ориентированные программы объединяют в интегрированные пакеты.

Интегрированные пакеты программ (ИПП) – набор программ, объединенных единообразным интерфейсом и совместимостью.

Единообразный интерфейс значительно облегчает процесс освоения новой программы из пакета, а совместимость позволяет передавать данные из одной программы в другую с помощью простой стандартной процедуры.

Пример интегрированного пакета программ – Microsoft Office.

ВИДЫ ФОП

Функция

ФОП

1

Создание текстовых документов

Текстовые процессоры (редакторы)

2

Создание и редактирование графических изображений

Графические редакторы

3

Обработка числовых данных

Электронные таблицы

4

Создание электронной картотеки

Информационно-поисковые системы, СУБД.

5

Подготовка наглядных материалов для выступлений, слайдфильмов

Презентационные  программы

6

Отправление и получение корреспонденции с помощью электронной почты, связь через Интернет (соц. Сети, Skype, ICQ…)

Коммуникационные программы

7

Поиск информации в Интернете

Браузеры

8

Перевод с одного языка на другой

Программы автоматического перевода

Таблица 2

СОСТАВ MICROSOFT OFFICE

Вид программы

Название программы

1

Текстовый процессор

Word

2

Электронная таблица

Excel

3

СУБД

Access

4

Презентационная программа

Power Point

Следует отметить, что сама операционная система Windows включает в себя ИПП, так как в нее входят такие ФОП, как текстовый редактор (Блокнот), графический редактор (Paint), Калькулятор.

Рассмотрим наиболее популярные ФОП.

Текстовые процессоры (редакторы)

Текстовые процессоры  специальные программы, предназначенные для работы с документами (текстами) и позволяющие набирать текст, редактировать и производить верстку.

Текстовые редакторы изначально предназначались для создания несложных текстовых документов и позволяли производить набор текста, некоторые операции верстки, сохранять и распечатывать документ. Современные текстовые процессоры позволяют работать не только с текстовым, но и графическим материалом, приближаясь по возможностям к профессиональным издательским системам. Одним из самых популярных сейчас текстовых процессоров можно назвать Word.

Переход к электронной технологии создания документов резко повышает производительность труда.

Достоинства электронной технологии подготовки документов:

На стадии набора. Использование систем распознавания образов (CunieForm, FineReader) позволяет перейти к безнаборной технологии, если оригинал имеет полиграфическое качество. Использование макрокоманд также в некоторых случаях ускоряет процесс набора. Макрокоманда позволяет запомнить часто повторяющийся фрагмент текста (фамилия, название организации и т. д.) и вставлять его в текст нажатием комбинации клавиш. Дальнейшие перспективы безнаборных технологий связаны с применением систем распознавания речи, которые сейчас активно разрабатываются.

На этапе проверки текста эффективно использовать программы проверки правописания. Программа подчеркивает сомнительные места в тексте, может предлагать верный вариант.

На этапе правки – отсутствие второго, третьего и более наборов текста. Набор текста осуществляется только один раз.

На этапе верстки – отсутствие набора и ручного монтажа. Верстка производится одним специалистом,  на одном рабочем месте, в едином технологическом процессе.

На этапе печати оригинал-макет выводится на лазерном принтере в течение нескольких секунд вместо многочасовых операций по изготовлению его фотоспособом.

Электронные таблицы

Электронные таблицы – программы, предназначенные для обработки числовых данных и представления результатов в наглядном виде.

На экране монитора электронная таблица имеет вид обычной таблицы, состоящей из строк и столбцов. На пересечении строки и столбца находится ячейка – основной элемент таблицы. Каждая ячейка имеет адрес. В ячейку можно вводить данные разного типа: текстовые, числовые, формульные, графические и другие.

Введение в ячейку формулы, включающей константы и адреса ячеек с исходными данными, приводит к автоматической обработке данных.

Основным достоинством таблицы является то, что синтаксис написания формул аналогичен естественному математическому языку. Поэтому пользователю не требуется изучения специальных языков программирования, а достаточно знаний, полученных в средней школе.

Кроме возможности проведения расчетов, электронные таблицы позволяют просто и наглядно представлять данные в виде графиков, диаграмм, гистограмм, а также готовить отчеты, состоящие из текста, графики и числовых данных.

Одной из самых популярных электронных таблиц в настоящее время является Excel 97.

Информационно-поисковые системы

Информационная система – система, предназначенная для хранения, поиска, распространения, передачи и представления информации, в основе которой лежит база данных.

Информационно-поисковая система  (ИПС) – пакет программ, включающий в себя базы данных и систему управления базами данных (СУБД).

ИПС предназначена для создания базы данных, хранения и быстрого поиска информации.

База данных – электронный документ, содержащий информацию, упорядоченную таким образом, чтобы можно было делать выборки из нее согласно условиям запросов.

База данных аналогична традиционной картотеке и состоит из записей.

Запись – набор характеристик объекта, аналог карточки из картотеки. Запись еще называют формой.

Записи состоят из полей. Поле содержит описание одной из характеристик объекта.

Базу данных можно представить в виде таблицы, строки в которой представляют собой записи, а столбцы – поля.

Хранение информации в картотеке удобно тем, что карточки могут сортироваться по разным характеристикам, что ускоряет выборку нужной информации.

Если объем информации велик, то становится целесообразно создание нескольких связанных между собой картотек – реляционных  баз данных.

Основными достоинствами электронной базы данных по сравнению с традиционной картотекой являются:

  1.  Несравненно более высокая скорость автоматизированного поиска информации по запросам любой сложности,
  2.  Компактность БД, отсутствие дублирования информации.
  3.  Развитые системы подготовки отчетов на основе выборок.

Система управления базами данных (СУБД) – программа, предназначенная для создания и редактирования базы данных. Она позволяет создавать, редактировать БД, организовывать выборку информации согласно запросам, сортировать информацию, формировать отчеты, выводить информацию на внешние устройства (экран, принтер) и другие операции.

Разработкой ИПС ранее занимались программисты, поскольку это требовало изучения специальных языков. Современные СУБД типа Access позволяют любому пользователю разработать личную базу данных. Услуги профессиональных разработчиков необходимы при создании сложных корпоративных сетевых ИПС.

Профессионально ориентированные программы

Профессионально ориентированные программы (ПОП) – это программы, которые предназначены для обработки информации в той или иной сфере профессиональной деятельности. Они могут также называться проблемно ориентированными программами.

Так, бухгалтеры работают со специальными бухгалтерскими программами, банковские служащие с программами для обработки банковской информации, математики тоже имеют свои специализированные программы и т. д. В последние годы в России наиболее активно новые информационные технологии внедрялись в банках, в бухгалтерское и издательское дело. Это связано с тем, что именно в этих областях деятельности можно быстро достичь наибольшего эффекта от применения компьютеров.

Рассмотрим программы, предназначенные для издательской деятельности. На этапе набора текста используются текстовые редакторы. Хотя такие текстовые редакторы как Word используются в профессиональной работе, мы их относим скорее к функционально ориентированным программам в силу их очень широкого применения. К профессиональным редакторам можно отнести программы, позволяющие создавать и редактировать научные тексты, такие как TeX, MachCAD, Mathematica для математиков, есть аналогичные программы для химиков. В последние годы широкое распространение получили безнаборные технологии. Текст не набирается, а вводится в компьютер с помощью сканирования с листа и распознавания символов. Программы оптического распознавания текстов (FineReader и CuneForm) значительно повышают производительность при вводе текста. В настоящее время активно ведутся разработки программ распознавания речи. Создание эффективных программ распознавания речи позволило бы решить проблему набора гигантского массива текстов, существующую в настоящее время.

Набранный текст подвергается редактированию и коррекции. Для редактирования можно использовать обычные текстовые редакторы, а для поиска и исправления ошибок удобно использовать как программы, встроенные в современные текстовые редакторы (например, такая программа есть в Word), так и специализированные программы типа ОРФО или Lingvo. Эти программы позволяют выявить и исправить как орфографические, так и синтаксические ошибки. Следует, однако, не забывать, что нельзя полностью доверяться автоматической проверке, поскольку она происходит формально, без анализа смысла. Если в результате набора получается неверное слово, но оно есть в электронном словаре, то оно считается верным. Такого рода ошибки часто встречаются после распознавания текстов (например, вместо МВТУ – МВД, вместо работа – пехота, опрос свиней и т. д.). Поэтому после автоматической коррекции обязательно должна быть традиционная вычитка текста.

Издания кроме текстов часто содержат иллюстративный материал, рисунки, фотографии. Для создания графического материала и его редактирования используют графические пакеты программ, такие как CorelDRAW, Adobe Photoshop, Adobe Illustrator. Эти программы, имея огромную библиотеку различных рисунков, позволяют художнику-оформителю создавать собственные рисунки, линейки, подложки, орнаменты, логотипы, буквицы, заставки, а также обрабатывать фотоматериалы, создавать комбинированные графические объекты.

Подготовленные текстовые и графические материалы поступают на компьютерное макетирование (верстку). Верстка есть процесс придания тексту и графике набора полиграфических форматов (размещение на полосе, размеры рисунков, шрифты заголовков, подписей и основного текста и т. д.). Такие программы, позволяющие изготовить оригинал-макет издания, называются издательскими пакетами программ. В нашей стране наибольшую популярность получили программы: PageMaker, QuarkXpress и CorelVentura. Программа CorelVentura ориентирована на верстку книжных изданий. PageMaker удобна для подготовки изданий с графически сложным макетом: газет, журналов, рекламных листов. Эти программы используются для профессиональной разработки оригинал-макетов изданий.

Филологи и журналисты используют в своей работе программы автоматического перевода с одного языка на другой, такие как Stylus.

В тележурналистике широко применяются программы, позволяющие разрабатывать, монтировать и редактировать видеосюжеты, рекламные ролики, такие как 3D Studio, Adobe Premiere и другие.

В конструкторской деятельности системы автоматизированного проектирования (САПР).

В профессиональной деятельности специалисты пользуются услугами экспертных систем, разработанных на основе искусственного интеллекта.

Искусственный интеллект – совокупность технологий, моделирующих деятельность мозга, а также позволяющих компьютерными средствами воспроизвести процессы, которые у человека являются результатом его мыслительной деятельности.

Примером таких технологий могут служить шахматные программы, достигшие такого совершенства, что недавно чемпион мира по шахматам проиграл партию компьютеру.

Исследования в области искусственного интеллекта привели к интеллектуализации интерфейсов компьютерных программ, которая выражается в мощной системе поддержки пользователя в виде подсказок, пояснений, обучающих программ, исправления ошибок. Дальнейшим шагом в этом направлении можно считать создание интеллектуальных роботов, способных автономно совершать операции по достижению целей, поставленных человеком. Примером может служить бортовой компьютер на космическом корабле. Информация о внешней среде поступает от многочисленных датчиков (оптических, акустических, гироскопических и других). Эта информация обрабатывается, и компьютер принимает решения по ориентации станции, поддержании параметров атмосферы и т. д.)

Но наибольшее применение получили экспертные системы.

Экспертные системы – специальные программы, аккумулирующие знания о предметной области и позволяющие осуществлять распознавание и диагностику процессов в сложных системах, принимать решения, формулировать планы действий, выдвигать и проверять гипотезы, выявлять закономерности в результатах наблюдений, осуществлять логические выводы. Основу экспертной системы составляет база знаний.

Примером простой экспертной системы могут служить программы проверки правописания. Эти программы содержат не только словарь, но правила русского языка. Программа ищет ошибки в тексте, выделяет их визуально и предлагает варианты исправления. Более сложные экспертные системы разрабатываются в медицине. Они помогают врачу анализировать симптомы болезни и ставить диагноз.

Исследования в области искусственного интеллекта потребовали детального изучения понятия знания, отличие его от данных. Знания активны, они позволяют получать новые знания. Возникли такие понятия как базы знаний, инженерия знаний. Были предложены различные модели знаний: семантические сети, фреймы, логические языки. В семантических сетях знания состоят из понятий и отношений между ними, в рамках модели фреймов предполагается, что на любое представление об объекте можно наложить рамку (фрейм). При этом фреймы бывают двух видов: фреймы-описания и ролевые фреймы. Фреймы описания соответствуют понятиям, а ролевые фреймы описывают их отношения. Множество таких рамок создает основу фреймовой системы. Логические модели знаний – основа человеческих рассуждений и умозаключений, которые могут быть описаны логическими исчислениями. Логические исчисления могут быть представлены в виде формул.

Использование интеллектуальных, и особенно экспертных, систем призвано привести к росту профессиональной культуры, поскольку знания квалифицированных экспертов будут доступны широкому кругу специалистов.

Системы программирования

Системы программирования или инструментальная среда разработки (СП) – это система программных средств, используемая программистами для разработки программного обеспечения (ПО).

Для того чтобы понять, что входит в СП, следует рассмотреть технологию разработки программ (рис. 5).

  1.  Анализ, проектирование и алгоритмизация задачи. Вначале программист разрабатывает алгоритм решения задачи (алгоритм – последовательность действий, приводящих к решению задачи).
  2.  Кодирование алгоритма. После того как алгоритм разработан, он описывается (кодируется) на языке программирования с помощью текстового редактора.
  3.  Трансляция программы. Процессор компьютера «не понимает» алгоритмических языков, так как он  воспринимает только команды машинного языка, состоящие из последовательности нулей и единиц. На заре компьютерной эры программисты так и писали программы в машинных кодах. Однако поскольку это очень трудоемкая и низкопроизводительная работа, были изобретены языки программирования. Языки программирования высокого уровня многократно ускорили процесс написания программ, но потребовался перевод программы, написанной на таком языке, в машинные коды. К счастью, такой перевод может делать сам компьютер с помощью специальной программы. Итак, после написания программы, она переводится на машинный язык с помощью специальной программы – транслятора. Трансляторы бывают двух типов: интерпретаторы и компиляторы. В результате получается файл, который называется объектным модулем.
  4.  Компоновка программы. Для того чтобы программа заработала, необходимо внести в нее части, настраивающие ее на работу с конкретной операционной системой, особенностями ее обмена данными с клавиатурой, монитором, диском, оперативной памятью и т. д. Это делает специальная программа – редактор связей (компоновщик). Редактор связей берет из специальной системной библиотеки все необходимые для работы блоки (программы) и в файле с расширением exe «склеивает» исполняемую программу из объектного модуля и этих блоков. В результате получается готовая исполняемая программа.
  5.   Тестирование программы. Далее проверяется работа программы с помощью специально разработанных тестов, выявляются ошибки, они исправляются. Этот процесс называется отладкой программы.

Таким образом, система программирования включает в себя следующие основные компоненты:

1. Текстовый редактор.

2. Транслятор.

3. Редактор связей (компоновщик).

6. Документирование программы.

СП позволяет писать, редактировать, отлаживать и запускать программы на их выполнение в едином технологическом процессе.

Рис.  Технология получения исполняемой программы

Языки программирования

Язык программирования (ЯП) – комплекс правил кодирования алгоритма задачи.

Классификация ЯП

Классифицировать ЯП можно по разным признакам: уровню языка, способу реализации и стилю программирования.

Уровень языка определяется его близостью к естественному человеческому языку, чем ближе к нему, тем уровень ЯП выше, чем ближе к языку машинных команд, тем уровень ЯП ниже.

Языки низкого уровня (ЯПНУ) – это машинно-зависимые языки, которые можно применять на ограниченном подмножестве машин с одинаковой архитектурой и платформой.

Операторы языка близки к машинному коду и ориентированы на конкретные команды процессора. ЯПНУ применяют для написания системных приложений, драйверов устройств, модулей стыковки с оборудованием, когда важнейшими требованиями становятся возможность прямого доступа к аппаратным ресурсам, компактность и быстродействие.

Пример ЯПНУ: языки, автокод,  ассемблер позволяют программисту пользоваться мнемоническими кодами машинных команд конкретного компьютера.

Языки высокого уровня (ЯПВН) – машинно-независимые языки, применимые на любых компьютерах.

Языки программирования высокого уровня имеют синтаксис, близкий к естественному человеческому языку. Фразы состоят из слов (как правило, английского языка), чисел и знаков препинания. Отличием от естественного языка является жесткость правил написания фраз, нарушать которые нельзя, иначе программа не заработает.

Особенность: понятность и легкая обучаемость языку.

Примеры: Паскаль – очень популярный язык, разработан в 1970 г. швейцарцем Н. Виртом.

Бэйсик - язык для начинающих, 1964, Дартмутский колледж,

Си – разработан в начале 70-х годов для реализации разработки операционных систем, трансляторов, баз данных и других системных и прикладных программ. В нем заложены возможности непосредственного обращения к некоторым машинным командам и участкам памяти компьютера.

Фортран (1953 г.), Delphi и т.д.

Способ реализации ЯП.

Языки программирования могут быть реализованы как компилируемые или интерпретируемые.

Программа на компилируемом языке при помощи специальной программы компилятора преобразуется (компилируется) в набор инструкций для данного типа процессора (машинный код) и далее записывается в исполнимый модуль, который может быть запущен на выполнение как отдельная программа. Файл исполняемого модуля обычно имеет расширение (ехе).

Другими словами, компилятор переводит исходный текст программы с языка программирования высокого уровня в двоичные коды инструкций процессора.

Если программа написана на интерпретируемом языке, то интерпретатор непосредственно выполняет (интерпретирует) исходный текст без предварительного перевода всей программы. При этом программа остаётся на исходном языке и не может быть запущена без интерпретатора. (С++).

Кратко говоря, компилятор переводит исходный текст программы на машинный язык сразу и целиком, создавая при этом отдельную машинно-исполняемую программу, а интерпретатор выполняет исходный текст прямо во время исполнения программы («интерпретируя» его своими средствами).

Разделение на компилируемые и интерпретируемые языки является условным. Так, для любого традиционно компилируемого языка, как, например, Паскаль, можно написать интерпретатор. Кроме того, большинство современных «чистых» интерпретаторов не исполняют конструкции языка непосредственно, а компилируют их в некоторое высокоуровневое промежуточное представление.

Для любого интерпретируемого языка можно создать компилятор — например, язык Лисп, изначально интерпретируемый, может компилироваться без каких бы то ни было ограничений. Создаваемый во время исполнения программы код может так же динамически компилироваться во время исполнения.

Преимущество. Как правило, скомпилированные программы выполняются быстрее и не требуют для выполнения дополнительных программ, так как уже переведены на машинный язык.

Недостатки. Вместе с тем, при каждом изменении текста программы требуется её перекомпиляция, что создаёт трудности при разработке. Кроме того, скомпилированная программа может выполняться только на том же типе компьютеров и, как правило, под той же операционной системой, на которую был рассчитан компилятор. Чтобы создать исполняемый файл для машины другого типа, требуется новая компиляция.

Программу на интерпретируемом языке можно запускать сразу же после изменения, что облегчает разработку и отладку программ. Однако интерпретируемые программы выполняются заметно медленнее, чем компилируемые, кроме того, они не могут выполняться без дополнительной программы-интерпретатора.

Классификация языков по стилю программирования

  1.  Процедурные языки

Процедурное или структурное программирование (программирование без GOTO) является отражением архитектуры традиционных ЭВМ, которая была предложена фон Нейманом в 1940-х годах.

Программа на процедурном языке программирования состоит из последовательности операторов (инструкций), задающих процедуру решения задачи. Основным является оператор присваивания, служащий для изменения содержимого областей памяти.

Концепция памяти как хранилища значений, содержимое которого может обновляться операторами программы, является фундаментальной в императивном программировании.

Выполнение программы сводится к последовательному выполнению операторов с целью преобразования исходного состояния памяти, то есть значений исходных данных, в заключительное, то есть в результаты. Таким образом, с точки зрения программиста имеются программа и память, причем первая последовательно обновляет содержимое последней.

Процедурный язык программирования предоставляет возможность программисту определять каждый шаг в процессе решения задачи.

Особенность таких языков программирования состоит в том, что задачи разбиваются на шаги и решаются шаг за шагом.

Пример: Pascal, Basic , Си, Фортран, КОБОЛ.

  1.  Функциональные языки

Функциональные языки – языки, в которых единственным действием является вызов функции.

Достоинства: краткость и простота.

Пример: язык Лисп. Он широко используется в системе автоматизированного проектирования AutoCAD и называется AutoLISP.

  1.  Логические языки

Логические языки – языки программирования в терминах математической логики.

Логические языки используют для разработки систем искусственного интеллекта и экспертных систем.

Prolog - самый известный язык логического программирования.

  1.  Объектно-ориентированные языки

Объектно-ориентированные языки – языки, которые содержат объекты и позволяют разрабатывать хорошо структурированные, надежные и легко модифицируемые программы.

В основе концепции объектно-ориентированного программирования лежит понятие объекта — некоей субстанции, которая объединяет в себе данные (поля) и методы (выполняемые объектом действия).

Например, объект человек может иметь поля имя, фамилия и методы есть и спать. Соответственно, в программе можем использовать операторы Человек.Имя:="Иван" и Человек.Есть(пища).

Свойство объектно-ориентированного программирования, которое может быть смоделировано с помощью таксометрической классификационной схемы (иерархии) называется Наследование.

Примеры: C# , C++ , Delphi, Java.

Федеральный тест

Компилятор – программа, которая выполняет синтаксический и определенный смысловой анализ всего исходного кода программы и затем при отсутствии ошибок переводит его на машинный язык – создает объектный код.

Модулем называется специальная программная единица, предназначенная для создания библиотек и разделения больших программ на логически связанные блоки.

Paint – однооконный редактор растровой графики.

PhotoShop – многооконный редактор растровой графики.

CorelDraw - многооконный редактор векторной графики.

ChkDsk – стандартное приложение В ОС MS Windows, которое проверяет диски на ошибки файловой системы. Может исправлять ошибки.

Операторы присваивания в языках программирования задают значения переменных.

 

1 глоссарий.ру).

2 Симонович

3 Федеральный закон от 10 января 2002 г. №1-ФЗ «Об электронной цифровой подписи».

PAGE   \* MERGEFORMAT 29



 

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.
10929. Предмет и основные понятия информатики 13.39 KB
  Информатика это комплексная техническая наука которая систематизирует приемы создания сохранения воспроизведения обработки и передачи данных средствами вычислительной техники а также принципы функционирования этих средств и методы управления ними. Появление информатики обусловлено возникновением и распространением новой технологии сбора обработки и передачи информации связанной с фиксацией данных на машинных носителях. В составе основной задачи сегодня можно выделить такие основные направления информатики для практического применения...
4464. Основные понятия и методы теории информатики и кодирования 31.67 KB
  Сигналы, данные, информация; информация как предмет изучения информатики; свойства информации; классификация информации. Понятие экономической информации, ее свойства. Структура экономической информации. Классификация экономической информации.
7974. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕРЕНИЯХ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ 39.54 KB
  Определение понятий метрология стандартизация сертификация Метрология наука об измерениях о способах достижения требуемой точности и достоверности корректной записи результатов об обеспечении единства измерений. Технические измерения при помощи рабочих средств измерений. Метрологические измерения при помощи эталонов и образцовых средств измерений. Они не могут быть применены в области на которую распространяется требование единства измерений.
10419. Понятие информатики. Предмет и задачи информатики 17.64 KB
  В мире много информации: письменной разговорной визуальной. До недавнего времени носителями информации были язык различные материальные поверхности бумага и т. Сейчас мы постепенно переходим на цифровое хранение информации. Зачем это нужно Во – первых хранение информации становится менее объёмным.
6303. Основные требования при подборе и синтезе катализаторов. Состав контактных масс. Основные типы промоторов. Понятия об активном компоненте, носителе (матрице) и связующем гетерогенных катализаторов и адсорбентов 23.48 KB
  Наряду с химическим составом для активного катализатора необходимы высокая удельная поверхность и оптимальная пористая структура. Заметим что для получения высокоселективного катализатора высокая удельная поверхность необязательна. В том числе желательно минимизировать отложение кокса на поверхности катализатора в органических реакциях максимально удлинить период работы катализатора до регенерации. Приготовление катализатора должно быть хорошо воспроизводимым.
8399. Наследование. Основные понятия 41.01 KB
  Каждый объект является конкретным представителем класса. Объекты одного класса имеют разные имена но одинаковые по типам и внутренним именам данные. Объектам одного класса для обработки своих данных доступны одинаковые функции класса и одинаковые операции настроенные на работу с объектами класса. А новые классы формируемые на основе базовых производными классамипотомкамидочерними классами.
6723. Основные понятия физиологии труда 34.25 KB
  Труд и работа. Труд - целесообразная деятельность людей для создания потребительных стоимостей. Являясь социальной категорией, труд определяется социальными, экономическими и производственными отношениями в обществе.
14763. Основные понятия управления проектами 17.7 KB
  Основные понятия управления проектами Проектом называется совокупность распределенных во времени мероприятий или работ направленных на достижение поставленной цели. Достижение этого результата означает успешное завершение и окончание проекта. Например для проекта строительства здания результатом является само здание принятое в эксплуатацию. Как и начало конец проекта может задаваться директивно или рассчитываться при составлении плана работ.
2194. Основные понятия психологии творчества 225.11 KB
  Креативность от англ. Первоначально креативность рассматривалась как функция интеллекта и уровень развития интеллекта отождествлялся с уровнем креативности. Впоследствии выяснилось что уровень интеллекта коррелирует с креативностью до определенного предела а слишком высокий интеллект препятствует креативности. В настоящее время креативность рассматривается как несводимая к интеллекту функция целостной личности зависимая от целого комплекса ее психологических характеристик.
2131. Основные понятия компонентных технологий 231.84 KB
  Это достаточно произвольный и абстрактный элемент структуры системы определенным образом выделенный среди окружения решающий некоторые подзадачи в рамках общих задач системы и взаимодействующий с окружением через определенный интерфейс. На диаграммах компонентов в языке UML часто изображаются компоненты являющиеся единицами сборки и конфигурационного управления файлы с кодом на какомто языке бинарные файлы какиелибо документы входящие в состав системы. Иногда там же появляются компоненты представляющие собой единицы развертывания...
© "REFLEADER" http://refleader.ru/
Все права на сайт и размещенные работы
защищены законом об авторском праве.