Тема 1. Понятие и задачи информатики
Предмет и основные разделы информатики. Роль информатики в развитии современного общества.
В настоящее время информатика является одной из важнейших отраслей фундаментального научного знания. Она способствует формированию системно-информационного подхода к анализу окружающего мира. Информатика изучает свойства информации, методы и средства ее получения, преобразования, передачи и хранения. Кроме того, информатика является постоянно расширяющейся и быстро развивающейся областью практической деятельности, связанной с использованием информационных технологий.
Предметная область любой науки определяется не только областью действительности, изучаемой этой наукой, но и методологией, методами исследования этой области. Важнейшим методологическим принципом информатики является изучение объектов и явлений окружающего мира с точки зрения процессов сбора, обработки и выдачи информации о них, а также определенного сходства этих процессов при их реализации в искусственных и естественных (в том числе биологических и социальных) системах.
Информатика включает в себя или взаимодействует с такими направлениями как философия, психология, социология, лингвистика, вычислительная техника, вычислительная и дискретная математика, , математическая логика, теория массового обслуживания, теория связи, микроэлектроника, точная механика, исследование операций, искусственный интеллект, теория графов, распознавание образов и др.
Информатика изучает свойства информации, методы и средства получения, преобразования, передачи и хранения. Перечень приоритетных направлений И в разделе технические науки : 1. разработка научных основ И - информационно-вычислительная система сетей, системный анализ. 2. математическое моделирование – методы вычислительно-прикладной математики и их применение в фундаментальном исследовании в различных областях знания. 3. проблема построения систем автоматизации – математические методы исследования сложных управляющих систем и процессов. 4. искусственный интеллект – экспертные системы, распознавание образов, принятие решений. 5. информация и управление(теория), информационные процессы в системе и сетях, биоинформатика. 6. ПО. 7. интегрированные информационные телекоммуникационные системы и сети 8. Архитектура , системные решении и ПО информационно-вычислительных комплексов нового поколения. 9. система обработки инф.10.микроэлкетроника.
Основные задачи информатики:
1. исследование информационных процессов природы
2. разработка информационной техники
3. переработка инф-и на базе получения инф-и, исследование информационных процессов
Информатика подразделяется на теоретическую и прикладную, а так же на тематические разделы:
- технические средства
- алгебраические средства
- программные средства
- коммуникационные средства
- технологические средства.
Теоретическая информатика изучает общие свойства информационных технологий, их основные понятия: носители информации, каналы связи, данные, искусственный интеллект.
Прикладная информатика изучает конкретные разновидности информационных систем. Средства информации делятся на:
1. технические средства: К, аудио-видео системы и сети.
2. системные ПС: ОС и среды и ПС.
3. Средства реализации универсальных технологий – СУБД и средства защиты информации.
4. средства реализации профессиональных ориентированных технологий – издательские системы и системы искусственного интеллекта.
Под информатизацией общества понимается повсеместное внедрение комплекса мер, направленных на обеспечение полного и своевременного использования достоверной информации, обобщенных знаний во всех социально значимых видах человеческой деятельности. Внедрение новых информационных технологий повысит результативность принимаемых на всех уровнях управления решений, обеспечивая тем самым не только рост экономических показателей развития народного хозяйства, но и получение качественных научных достижений в фундаментальных и прикладных науках, направленных на развитие производства, создание новых рабочих мест, повышение жизненного уровня населения, защиту окружающей среды.
Понятие информационного процесса и информационной технологии.
Информация - сведения, которые уменьшают в большей или меньшей степени существующую до их получения неопределенность у получателя, пополняют его понимание объекта полезными сведениями.
Информация может храниться на физических носителях (бумажных, магнитных, оптических и т.п.) или в виде сигналов передаваться по каналам связи. Она может находиться в статичном или динамичном состояниях.
Динамичное состояние – перемещение (без изменения) в виде информационных потоков - присуще информации, реализующей в человеко-машинных, автоматизированных системах функцию обмен сведениями с помощью знаковых символов. Приведенные особенности информации тщательно изучаются при создании систем автоматизированной обработки в процессе ее синтаксического, семантического и прагматического анализа.
Информация, вообще говоря, изменяется во времени. Это изменение информации называется информационным процессом.
Основной составляющей частью автоматизированной информационной системы (ИС) является информационная технология (ИТ).
Технология – способ преобразования сырья в искомые продукты и услуги, механизм работы организации по превращению исходных элементов труда в итоговые результаты. Информационная технология характеризуется тем, что и сырье и искомые продукты и услуги являются информацией.
Таким образом, ИТ — процесс, использующий совокупность методов и средств реализации операций сбора, регистрации, передачи, накопления и обработки информации на базе программно-аппаратного обеспечения.
Основная цель автоматизированной информационной технологии — получать посредством переработки первичных данных информацию нового качества, на основе которой вырабатываются оптимальные управленческие решения.
Информационная технология представляет собой процесс, состоящий из четко регламентированных правил выполнения операций над информацией, циркулирующей в ИС.
Следует иметь в виду, что под информационной технологией иногда понимают область знаний о способах сбора, регистрации, передачи, накопления и обработки информации.
Информационные технологии ИС управления экономическим объектом классифицируют по следующим признакам:
степень централизации технологического процесса (централизованная, децентрализованная, комбинированная);
тип предметной области (бухгалтерская, страховая, банковская, налоговая, аудит и др.);
степень охвата задач управления (автоматизация обработки данных, автоматизация функций управления, поддержка принятия решений, электронный офис);
класс реализуемых технологических операций (текстовый редактор, табличный процессор, СУБД, мультимедийные и гипертекстовые системы);
тип пользовательского интерфейса (пакетный, диалоговый, сетевой);
способ построения сети (локальные, многоуровневые, распределенные).
Понятие информационной системы управления экономическим объектом.
Система – это организованное множество, образующее целостное единство, направленное на достижение определенной цели. Целью системы организационного управления является обеспечение максимальной эк.эффективности ее функционирования в рамках конкретной сферы деятельности, т.е достижение максимума в разнице между доходами и затратами.
Информационная система – система сбора, передачи, хранения, обработки и выдачи информации для решения некоторого комплекса задач с использованием различных технических программных средств и информационных технологий.
Информационные системы делятся на различные виды в зависимости от след признаков:
1-по функциональному значению: экономические, научно-технические, административные, справочные;
2-по сфере действия информационной системы – уровня государства, отраслевые, территориальные, уровни отдельных предприятий и организаций;
3-по степени автоматизации функций – информационно-справочная, информационно-советующая, управляющие;
4-по периодичности решения задач – оперативная, текущая, перспективная.
Любая информационная система состоит из 2-х частей: функциональная часть и обеспечивающая часть. Функциональная часть отвечает на вопрос: с какой целью, для решения каких задач используется информац система? т.е. функциональная часть определяется предметной областью решаемых задач: инц.система бухучета, финансового расчета, статистики, управления кадрами и т.д. Обеспечивающая часть отвечает на вопрос: при помощи каких средств достигается решение задач функциональной части? (Из чего состоит информацион система?)
Тема 2. Базовые понятия информатики
Понятие информации, её виды и свойства.
В переводе с латинского языка слово «информация» (information) означает сообщение о каком-либо факте, событии, объекте, явлении и т.п. Однако в теории информации и кибернетике под информацией понимается не каждое сообщение, а лишь такое, которое содержит неизвестные ранее его получателю факты, дополняющие его представление об изучаемом или анализируемом объекте (процессе). Другими словами, информация - сведения, которые уменьшают в большей или меньшей степени существующую до их получения неопределенность у получателя, пополняют его понимание объекта полезными сведениями.
Являясь связующим звеном между разными видами интеллектуальной и материальной деятельности коллективов людей, между управлением и производством, информация, в отличие от других видов ресурсов, в частности природных ресурсов, не убывает со временем, а, наоборот, ее объем постоянно увеличивается, создавая условия для накопления опыта, способствуя выработке обоснованных управленческих решений.
Информация может храниться на физических носителях (бумажных, магнитных, оптических и т.п.) или в виде сигналов передаваться по каналам связи. Она может находиться в статичном или динамичном состояниях.
Динамичное состояние – перемещение (без изменения) в виде информационных потоков - присуще информации, реализующей в человеко-машинных, автоматизированных системах функцию обмен сведениями с помощью знаковых символов. Приведенные особенности информации тщательно изучаются при создании систем автоматизированной обработки в процессе ее синтаксического, семантического и прагматического анализа.
Синтаксический анализ устанавливает важнейшие параметры информационных потоков, включая необходимые количественные характеристики. Он проводится для выбора комплекса технических средств сбора, регистрации, передачи, обработки, накопления и хранения информации.
Семантический анализ позволяет изучить информацию с точки зрения смыслового содержания. Он позволяет находить способы языкового соответствия (язык человека, язык ЭВМ) необходимые для однозначного распознавания вводимых в систему сообщений.
Прагматический анализ проводится с целью определения полезности информации, используемой для управления, выявления практической значимости сообщений, применяемых для выработки управляющих воздействий. Учитывая, что полезность информации является функцией времени и что одна и та же информация в разное время может быть полезной либо бесполезной в зависимости от того, сколько новых сообщений об управляемом объекте она несет пользователю, принятые критерии оценки увязываются с достоверностью и своевременностью поступающих сообщений.
Информация очень разнообразна по содержанию и подразделяется по виду обслуживаемой ею человеческой деятельности: научная, производственная, управленческая (социально-экономическая), медицинская, экологическая, правовая и др. Каждый из видов информации имеет свои особенные технологии обработки, смысловую ценность, формы представления и отображения на физическом носителе, требования к точности, достоверности, оперативности отражения фактов, явлений, процессов.
Для любой информации можно указать источник, приемник (потребитель) и объект или явление, которые она отражает. Наиболее важным свойством информации является качество информации – обобщенная характеристика, отражающая ее полезность для пользователя. Рассмотрим частные характеристики качества информации.
Релевантность – соответствие нуждам (запросам) потребителя.
Полнота – исчерпывающая (для данного потребителя) совокупность параметров отображаемого объекта и / или процесса.
Своевременность – соответствие запросам потребителя в нужный момент времени.
Достоверность – отсутствие скрытых ошибок.
Доступность – возможность получения данным пользователем.
Защищенность – невозможность несанкционированного использования или изменения.
Эргономичность – удобство формы и объема с точки зрения данного потребителя.
Под научной информацией понимают информацию адекватно отображающую объективные закономерности природы, общества и мышления.
Важнейшими внутренними свойствами информации являются объем и внутренняя организация, структура.
По способу внутренней организации информацию делят на:
данные или логически неупорядоченный набор сведений;
логически упорядоченные, организованные наборы данных (структуры данных).
Отметим еще одно свойство информации уникальность – существование в единственном экземпляре.
Основными видами информации, используемой при компьютерной обработке, являются: текст, графическая, видео и аудио (звуковая).
Экономическая информация, её особенности, виды и структура.
Экономическая информация, с одной стороны, соответствует общему понятию информация, с другой – неразрывно связана с экономикой и управлением народным хозяйством. Таким образом, экономическая информация отражает и обслуживает процессы производства, распределения, обмена и потребления материальных благ.
Особенностью экономической информации является многообразие ее элементарных частей и, следовательно, трудоемкость их описания.
Существует достаточно много классификационных признаков экономической информации. Перечислим некоторые из этих признаков.
Стадия воспроизводства и элементы производственного процесса (информация, отражающая снабжение, производство, распределение и потребление, а также материальные, трудовые и финансовые ресурсы).
Временная стадия управления (прогнозная информация, плановая, учетная, информация для анализа хозяйственной деятельности, оперативного управления, составления отчетности).
Соответствие отражаемым явлениям (достоверная и недостоверная).
Полнота отражения событий (достаточная (полная), недостаточная и избыточная).
Стадия возникновения (исходная (первичная) и производная (вторичная), которая делится на промежуточную и окончательную (результатную)).
Стабильность во времени (переменная и условно-постоянная (нормативно-справочная)).
Важной характеристикой экономической информации является ее структура, играющая роль синтаксиса любого языка.
В экономической информации выделяют следующие структурные единицы: реквизит, показатель, информационное сообщение, документ, информационный массив, информационный поток, информационная подсистема, информационная база.
Информационной единицей низшего уровня является реквизит. Реквизиты отражают отдельные свойства объекта. При машинной обработке синонимами понятия «реквизит» являются «поле», «элемент», «атрибут». Реквизиты подразделяются на реквизиты-признаки и реквизиты-основания. Реквизиты-признаки характеризуют качественную сторону объекта, а реквизиты-основания — количественную. Например, реквизитом-признаком является наименование подразделения, а реквизитом-основанием — число работающих.
Однородные реквизиты-признаки объединяются в номенклатуру (например, номенклатура продукции).
Каждый реквизит имеет форму и содержание. Форма — это наименование реквизита. Содержание отражает его конкретное значение.
Реквизиты, объединяясь, образуют структурную единицу более высокого уровня. Сочетание одного основания и относящихся к нему признаков образует показатель.
Отметим, что отдельный реквизит не может полностью характеризовать объект, а один и тот же реквизит может входить в несколько показателей.
Показатель является минимальной по составу информационной совокупностью для образования основной единицы экономической информации - документа. В документах, как правило, содержится большое количество показателей. Даже в одной строке можно выделить несколько различных по структуре показателей.
Совокупность показателей, содержащихся в документе, образует информационное сообщение.
Группа однородных документов, объединенных по определенному признаку (например, отчетному периоду), составляет информационный массив (файл). Файл является основной структурной единицей при автоматизированной обработке. Отметим, что слово файл означает различные понятия. Например, информация в памяти компьютера хранится в виде файлов.
Массивы по различным признакам могут объединяться в потоки, используемые при решении различных комплексов задач управления. Отношение информации к той или иной функции управления дает основание выделить такую структуру информации как информационная подсистема.
Информационная база охватывает всю информацию об экономическом объекте и является структурной единицей высшего уровня.
При обработке информации реквизиты-признаки и реквизиты-основания часто называют данными.
Основные структуры данных.
Любая информация, представленная в структурированной или неструктурированной форме и пригодная для обработки, называется данными. Структурой данных называется логически-упорядоченный организационный набор данных.
Данные как объект обработки:
Во время информационного процесса данные преобразуются из одного вида в другой с помощью методов обработки данных, включающих в себя :
Сбор данных
Формализация данных (приведение данных к единой форме)
Фильтрация данных (устранение ошибочных данных)
Сортировка данных
Архивация данных
Защита данных
Транспортирование данных
Преобразование данных
Структуры данных делятся: линейные, нелинейные.
Линейный тип данных:
список, массив, вектор, множество, стек, очередь, таблица
Нелинейный тип данных:
граф, деревья
Системы счисления, Правила перевода записи числа из одной системы счисления в другую.
СС называется совокупность приемов, наименования и обозначения чисел. Для записи чисел использ. спец. знаки, кот. называются цифрами. Все СС разбиваются на 2 гр.: позиционные, непозиционные и смешанные. В непозиционных СС каждая цифра сохраняет свое постоянное значение независимо то занимаемой позиции в числе.
Смешанная система счисления является обобщением b-ричной системы счисления и также зачастую относится к позиционным системам счисления. Основанием смешанной системы счисления является возрастающая последовательность чисел и каждое число x представляется как линейная комбинация:
, где на коэффициенты ak (называемые как и прежде цифрами) накладываются некоторые ограничения.
Записью числа x в смешанной системе счисления называется перечисление его цифр в порядке уменьшения индекса k, начиная с первого ненулевого.
Если bk = bk для некоторого b, то смешанная система счисления совпадает с b-ричной системой счисления.
Наиболее известным примером смешанной системы счисления являются представление времени в виде количества суток, часов, минут и секунд. При этом величина d дней h часов m минут s секунд соответствует значению секунд.
В позиционных СС каждая цифра определяет не только свое значение, но зависит от того положения, кот. она занимает в числе. Каждая СС характеризуется основанием. Основание - это кол-во различных цифр, которые используются для записи чисел в данной СС. Основание показ. во сколько раз измен. Значение одной и той же цифры при переходе на соседнюю позицию. В компьютере используется двоичная СС. Основанием системы может быть любое число q:
ak qk + ak-1 qk-1…..+ a2q2+a1q1+a0q0+b1q-1+…





Арифметические действия над числами в любой позиционных СС выполнятся по правилам аналогичным 10СС. Для 2-ой СС используется двоичная арифметика, кот. реализуется в комп. для выполнения ариф. вычеслений. Сложение двоичных чисел:0+0=1;0+1=1;1+0=1;1+1=10
Вычитание:0-0=0;1-0=1;1-1=0;10-1=1
Умножение:0*0=0;0*1=0;1*0=0;1*1=1
Двоичная система счисления - способ записи чисел с помощью цифр 1 и 0, которые являются коэффициентами при степени два. Её обозначение - &B. Например, запись &B11001 - говорит о том, что число представлено в двоичной системе счисления. Для перевода целого числа из десятичной в двоичную систему счисления необходимо это число делить на двойку. Если поделилось без остатка, то пишем ноль; если с остатком 1, то пишем единичку. Это будет последняя цифра в записи числа.
Например: 25-24=1 (остаток 1)
25/2=12 12-12=0 (остаток 0)
12/2=6 6-6=0 (остаток 0)
6/2=3 3-2=1 (остаток 1)
3/2=1 (остаток от деления числа 25 на 2) - это и будет первая цифра в записи числа 25 в двоичной системе. 11001
Для перевода целого числа из двоичной системы в десятичную необходимо цифры умножать на двойку в степени номера позиции (номер позиции начинается с нуля и нумеруется с права на лево). Пример для перевода в десятичную систему:
11001=1*20+0*21+0*22+1*23+1*24=1+0+0+8+16=25
43210 - номера позиции цифр в числе - они являются степенями двойки.
Элементы алгебры высказываний. Примеры использования алгебры высказываний в информатике.
Высказывание – истинное или ложное повествовательное предложение. Высказывание, где говорится о единственном событии – простое высказывание. Высказывание, образованное с помощью логических операций – сложное высказывание. Основные логич.операции:
Объединение 2х или несколько высказываний в одно с помощью союза И называются операцией логического умножения конъюнкций.
F= A^B, F= А*В, F=А&В.
Объединение 2х или нескольких высказываний в одно с помощью союза ИЛИ называется операцией логического слолжения или дизъюнкцией.
F= AvB, F= А+В/
Присоединение частицы НЕ в некоторое высказывание наз.опер.отрицания.
F= А(с точкой и чертой наверху, над А).
Функция которая может принимать одно из двух знач 0 или 1 и зависеть от первой или нескольких переменных наз Логическими функциями по имени создателя алгебры логики Джона Буля. Законы Буля: Закон двойного отрицания, закон коммутативности конъюнкции, законы ассоциации конъюнкции, закон дистрибутивности конъюнкции, сама алгебра логики наз булевой алгеброй. Общий вид булевой функции F(Х1,Х2,…Xn) где Хi- произвольная величина. Функция может принимать знач либо 0 либо 1. Задача анализа схем следующая: по именующиеся электронной схеме составить логическую функцию путём формальных преобразований законами алгебра – логика. Минимизировать эту функцию и реализовать её меньшим количеством электронных элементов.
Задачи синтеза схем – по логической функции описывающий некоторый процесс, опр количество необходимых элементов схемы и возможные способы их реализации. Кроме описных двух задач анализы и синтезы схем компьютера математическая логика применяется при составлении программ и при формулировании логических условий применений пакетов прикладных программ. Часто логическая функция задаётся не с помощью единичного выражения а табличным способом. Сущ алгоритм по которому таблично заданную функцию можно преобраз к виду логического выражения. Имеется таблица логической функции:
Одним из применений алгебры высказываний является использование ее для анализа сложных, а подчас противоречивых текстов. Алгебра высказываний позволяет научиться моделировать простейшие мыслительные процессы.
Понятие алгоритма, его свойства и способы описания.
Алгоритмом наз-ся послед-ть предписаний, выполняя кот.шаг за шагом можно прийти от варьируемых исх.данных к группе чисел, представляющих рез-т решения задачи.
Св-ва алгоритмов:
Дискретность(преобразование исх.данных в рез-т осущ.во времени дискретно)
Определенность (четкость и однозначность каждой команды)
Конечность (алг.приводится к решению задачи за конечное число шагов)
Массовость(алг.решения задачи разработан не для одной конкр.задачи, а для целого класса однотипных задач, различающихся исх.данными).
Способы описания алгоритмов: словесный, формульно-словесный, графический, средствами языка операторных схем, с помощью таблиц решений.
Словесный способ описания алгоритма отражает содержание выплоняемых действий средствами естественного языка.
Формульно-словесный способ описания алгоритма основан на записи содержания выполняемых действий с использованием изобразительных возможностей языка математики, дополненного необходимыми пояснениями средствами естественного языка.
Операторный способ записи алгоритма – это изображение последовательности операций процесса обработки данных с помощью заданного набора буквенных символов, обознач.типовую операцию.
Таблицы решений – удобные средства, позволяющие в наглядной форме четко и просто описывать достаточно сложные ситуации в задачах упр-я.
Графический(блок-схемы) способ описания алгоритма представляет собой изображение логико-математической структуры алгоритма, при котором все этапы процесса обработки информации отображаются с помощью установленного набора геом.фигур(блоков), имеющих строго определенную конфигурацию в соответствии с приписанным им хар-м выполняемых действий.
Способы описания алгоритмов. Блок-схемы.
Существует несколько спосбов описания алгоритмов: словесный, формульно-словесный, графический, средствами языка операторных схем, с помощью таблиц решений и др.
Словесный способ описания алгоритма отражает содержание выполняемых действий средствами естественного языка.
Формульно-словесный способ описания алгоритма основан на записи содержания выполняемых действий с использованием изобразительных возможностей языка математики, дополненного необходимыми пояснениями средствами естественного языка.
Операторный способ записи алгоритма – это изображение последовательности операций процесса обработки данных с помощью заданного набора буквенных символов, обознач. типовую операцию.
Таблицы решений – удобные средства, позволяющие в наглядной форме четко и просто описывать достаточно сложные ситуации в задачах упр-я.
Графический(блок-схемы) способ описания алгоритма представляет собой изображение логико-математической структуры алгоритма, при котором все этапы процесса обработки информации отображаются с помощью установленного набора геом.фигур(блоков), имеющих строго определенную конфигурацию в соответствии с приписанным им хар-м выполняемых действий(например, вычислением, вводом-выводом информации, проверкой логич.условий). Для обозначения начала и конца алгоритма исп-ся скругленный прямоугольник, для последовательности команд – прямоугольник, для рез-тов - параллелограмм, для условия – ромб, которые соединены между собой стрелками. Изображение схем алгоритмов при этом осуществляется по определенным правилам, ГОСТам и ОСТам, кот.повышают их наглядность и однозначность восприятия, что облегчает обнаружение логических ошибок в процессе отладки программ.
Решение задач с использованием типовых алгоритмов обработки данных.
Любой алгоритм может быть представлен как некоторая композиция,(то есть сочетание) основных алгоритмических структур, сущ три типовые алгоритмич структуры а именно: 1 Последовательность 2 Разветвление 3 Цикл. Последовательность (линейный процесс) – предстовляет собой компазицию двух или более выполняемых последовательной операции.
Базы данных и основные типы их организации.
База данных - совокупность стуктурировнных данных, относящихся к определенной предметной области. Хорошо спроектированная база данных содержит совокупность не избыточных не противоречащих данных, защищенных от несанкционированного доступа. Пользователями базы данных могут быть различные различ прекладные программы, программ комплексы, специалисты предметной области, выступающие в роли потребителей или источника трансформации. Для управления базой данных служит система управления базами данных или сокращенно СУБД, т.е комплекс программных языковых средств, необходимых для создания баз данных, поддержание их в актуальном состоянии и организация поиска в них необходимой информации.
Структурные элементы базы данных:
1. Поле – это элементарная единица логической организации данных, кот соответствует отдельной неделимой единице инф-и, т.е реквизиту. Реквизит – логич идеальный инф-ый элемент, описывающий опред особ объекта, процесса или явл-я.
Для описания поля используют следующие характеристики:
ХАРАКТЕРИСТИКА: ПРИМЕР:
А) имя (номер, фамилия, дата)
Б) тип (символ или числовой)
В) длина (10, 20 байт)
Г) точность для числовых данных (число десятичных знаков для отражения дробного числа)
2. Запись – совокупность логически связанных полей
3. Файл – совокупность одинаковых по структуре экземпляров записей. Каждый экземпляр записи однозначно идентифицирует уникальным ключом записей.
Назначение баз данных:
Для решения сложных научных, эк-их и производств задач применяются системы искусственного интеллекта. Представление знаний и разработка систем, основанных на знаниях – это одно из направлений искусственного интеллекта. Знание – это выявление закономерностей предметной области , т.е принципы , связи и законы, кот позволяют решать задачи в этой области.
Базы знаний и основные типы их организации.
База знаний – спроектированная, упорядоченная база данных, рассматривающая сведения по kлюбому объекту баз данных.
БЗ – это фактич экспериментальная сис-ма,поддерж принятие реш-й в какой-либо области. Ф-ции эксперим сис-мы имитирует деят-ть группы высококвалиф специалистов,назнач эксп сис-мы – это помощь пользоват,кот все свои запросы формируют в его проблем терминах. Эти запросы обрабат спец языковыми процессорами,кот строют модель и задачу и формируют модель ответа. Эксп сис-ма всегда настраивается только под потребности конкретного пользователя, стоит только учитывать след обстоят-ва: пользователь должен чувствовать полное доверие к выводам эксп сис-мы. Наиболее кол-во эскп сис-мы сосредоточено в тех отраслях,кот имеют обширную статистику.В наст время самой мощной эксп сис-мой явл сис-ма ГХРУ: эта сис-ма включ в себя ряд интегрированных пакетов и обязат содержит:1).Сис-му управления БД. 2).Динамич Эл.таблицы. 3).Современ текстов процессор. 4).Инструментальный язык программирования. 5).Языковый интерфейс. В представ стуктур АБД содержится только одна база и различ пользователи ищут свои данные в ней по отдельным фрагментам. Такие АБД наз централизованными и обычно строятся в пределах большой фирмы (в замкнутой сис-ме). В послед время получ распространение иерархической структуры БД со своими отдельными ур-нями.Такие АБД наз. базами распределенного типа и кажд ур-нь в ней содержит и отвечает за актуальность только свойственной для него ЭИ.
Тема 3. Технические средства реализации информационных процессов
Технические средства для сбора, регистрации, хранения, отображения и передачи информации.
Системный блок ( МП – ядро ПК, вып.ф-ии обработки информации и упр-е работой всех блоков ПК, сопроцессор, модули оперативной и постоянной памяти, контроллеры – устройства упр-я внеш.устр-ми, накопители на магн.дисках).
Основным усройством управления и координации работы всех внутренних устройств ПЭВМ является процессор.
Функции процессора:
Формирование синхронизированных сигналов
Формирование исполнительных адресов для обращения к ОП
Организация обмена информацией между ОП и внеш.устройствами
Организация в многопрограммной работе
АЛУ
Регистры управления
УУ
Системная магистраль, вып.в виде совокупности шин и используюемая для передачи данных, адресов и управления сигналов
Устройства управления шинами
ЗУ
ВУ, Д, интерфейс манипулятора, последовт.интерфейс выхода в инет
ПУ(пункт управления)
Сетевой адаптер
В качестве комплексных средств сбора и регистрации первичных данных могут использоваться специализированные автоматизированные системы сбора информации и персональные компьютеры.Ввод данных может осуществляться простым набором на клавишных клавиатурах; путем считывания с карточек с магнитными полосами или с нанесенным на них штрих-кодом; с клавиатур ПК в заранее отведенные места электронных форм и т.д.Средства связи и передачи информации обеспечивают воспроизведение и пересылку сообщений в речевой, визуальной, звуковой, документированной и других формах. Среди наиболее распространенных средств этой группы- телефонные, факсимильные аппараты, пейджеры, видеоконтролирующие и записывающие установки и системы и др.Самое массовое средство – телефон, обеспечивает передачу речевых сообщений между абонентами. У многих современных аппаратов появились дополнительные ф-ии: повтор номера вызываемого абонента нажатием одной кнопки, память до нескольких десятков абонентских номеров, автоматическая запись сообщения на микрокассету, запись ответного сообщения и др.Более экономичными по оплате за услуги связи, чем сотовые телефоны, явл пейджеры.Особую группу устройств составляют телефаксы, количество моделей которых весьма велико. Наличие памяти позволяет сохранить инф-ю нескольких десятков листов для многократных передач различным абонентам, а также принять входящую информацию при отсутствии бумаги в лотке.
Архитектура ЭВМ. Принципы работы компьютера.
ЭВМ определяется как комплекс взаимодействующих программно-упр.технич.устр-в, предназначенных для автоматизированной обработки данных в целью получения рез-в реш-я вычислит.и информационных задач.
Архитектура ЭВМ – ее логическая организация, структура и ресурсы, т.е. средства вычислительной системы, которые могут быть выделены процессу обработки данных на определенный интервал времени.
Схема архитектуры ЭВМ.
П – процессор
АЛУ – арифметико-логическое устройство
УУ – устройство управления
ЗУ – запоминающее устройство
ПУ – пульт управления
ВУ – внешнее устройство
Основным устройством управления (УУ) и координации работы всех основных внутренних устройств ЭВМ является процессор.
Основные функции центрального процессора:
Формирование синхронизирующих сигналов.
Формирование исполнительных адресов для обращения оперативной памяти.
Организация обмена информации между оперативной памятью и внешними устройствами.
Организация многопрограммной работы.
Согласно фон Нейману универсальная ЭВМ должна строиться на следующих принципах:
В основе работы ЭВМ лежит программный принцип, согласно которому все вычисления выполняются путём последовательного выполнения команд программы ЭВМ.
Принцип хранимой программы означает, что программа и данные во время выполнения программы хранятся в одном адресном пространстве в оперативной памяти и различаются не по способу кодирования, а по способу использования.
Использование двоичного кодирования при хранении и обработке данных.
Слова и данные размещаются в ячейках памяти. Каждая ячейка памяти имеет адрес, по которому происходит запись или считывание слов данных и программ.
В настоящее время принципы фон Неймана дополнены рядом других принципов:
Открытая архитектура, т.е. в основе разработки новых ЭВМ лежат общедоступные стандарты, которые унифицируют взаимодействия различных типов оборудования и отдельных технических узлов ЭВМ. Модульность построения технической архитектуры.
Стандартизация технических устройств ЭВМ.
Принцип микропрограммирования, т.е.процессор в своём составе имеет блок микропрограммного управления.
Структура ЭВМ это конкретный состав устройств в машине на некотором уровне детализации (блоки узлы схемы). В структуре ЭВМ связь между устройствами узлами, схемами описывают во всей полноте. Таким образом структура комп – инженерный уровень рассмотрения машин. Понятие архитектурой связано с возможностями машины, тоисть где она может применяться, на сколько удобно его можно эксплуатировать. Архитек не описывает все связи в машине а только лишь опр правила взоимодей составных частей машины, таким образом в понятие архитек входит в набор наиболее вожнейших свойств ЭВМ каторые должны быть извесны пользователю для эффэктивного исполоьзования компь ьаким образом архитект ЭВМ это пользовательский уровень рассмотрения ЭВМ.
АЛУ-УУ-ВУ
¦ ¦
ЗУ ПУ
АЛУ – арифметико-логическое устройство
ЗУ – запоминающее устройство
УУ – устройство управления
ПУ – пульт управления
Классификация ЭВМ.
По назнач-ю: универсальные для решения широкого класса задач, проблемно-ориентированные вычислит.ср-ва обработки данных, специализир.ЭВМ для реш-я одного класса задач.
По функциональным возможностям: суперЭВМ, малые ЭВМ, микро ЭВМ (настольные и переносные выч.машины)
По принципу действия:
АВМ(аналоговые) – работают с информацией с аналоговой(непрерывной) форме
ЦВМ(цифровые) – работают с информацией в цифровой форме
Гибридные ВМ – работают с информацией и в аналоговой, и в цифровой форме.
По назначению: Эта Кл-ция связана с тем. как комп-р применяется.По этому принципу различ. большие ЭВМ, мини-ЭВМ, микро-ЭВМ и ПК, кто. подразделяют на массовые, деловые, портативные, развлекательные и рабочие станции.
1.Бол. ЭВМ самые мощные комп.Их применяют для обслуживания крупных организаций.На базе таких коипьютеров создают вычислительные центры,включающие в себя нескольеко отделов.
2.Мини-ЭВМ.от больших ЭВм отличается уменьшенными размерами,меньшей производительностью и стоимостью.Такие комп. использ. круп. предприятиями,науч. учрежд..Их часто применяют для управления производственным процессами.Для его функционирования тоже необходим вчислит. центр, но нее столь многочисленный,как у ьол.ЭВМ
3.Микро-ЭВМ.Компьютеры данной категории доступны многим предприятиям.Нет необходимости в создании вычислит. центра.Достаточно небольшой вычисл. лаборатории в составе неск. чел-к.
4.ПК.Несмотря на небоьшие размеры и невысокую стоимость соврем. модели обладают немалой производ-тью.Удовлетворяет потребности малых предприятий и отд. лиц.ПК вполне достаточен для его использования в глобальной сети, для научной и трудовой деят-ти, для организации учебного процесса.ПК делятся на след. категории:массовый ПК, деловой ПК, раб. станция, развлекательный ПК.
Централизованная и распределённая обработка данных. Режимы работы пользователя с ЭВМ. Типы ведения диалога на ЭВМ.
Используется 3 режима работы пользователя с компьютером:
Пакетный режим(разбивка на пакеты)
Диалоговый режим – это обмен информации пользователя с компьютером.
Меню, т.е. машинная реализация диалога использует в качестве входного сообщения некоторое подмножество функций системы, которые можно получить на клавиатуре.
Шаблон – на каждом шаге система воспринимает входное сообщение пользователя в соответствии с заданным форматом.
Команда – выполняется одна из допустимых команд пользователя.
Взаимодействие на естественном языке.
Сетевой режим.
Централизованная – все данные распределены на одном компьютере.
Распределённая – данные на нескольких компьютерах.
Централизованная обработка данных предполагает обработку и хранение данных в одном месте на одной ЭВМ. Доступ пользователей к ЭВМ может осуществляться с разных терминалов, территориально- удаленных от этой ЭВМ. До 1985 г. ЦОД явл основным видом обработки данных в России и за рубежом. В качестве центра обработки и хранения данных использовалась большая ЭВМ, оснащенная многозадачной операцион системой и позволявшая работать одновременно многим пользователям. В качестве устройств ввода и вывода данных использовались раб места, оснащенные дисплеем и клавиатурой, которые подсоединялись к большой ЭВМ ч/з дисплейные станции. В настоящее время большие ЭВМ сущ-ют и назыв Мэйн-Фреймами (В Рос. – семейство машин Эльбрус, в США - Грей). Машина представляет из себя многопроцессорный вычислительный комплекс с параллельной системой выполнения вычислений. Также используются большие машины Ц-ойОД при решении военных задач, физич. расчетов, прогнозных расчетов.
Распределенная обработка имеет различные варианты своей реализации:
1. хранение и обработка данных производится на раб местах пользователей,
2. данные хранятся в одном месте не сервере, обрабатываются на клиентских местах,
3. данные и обработка производится на сервере (клиен серверная архитектура).
Все виды сетевой обработки данных явл-ся Р-ойОД.
Существует 5 типов введения диалогов:
1- Командный интерфейс явл самым простым типом введения диалогов, хар-ен для ранних версий операционных систем. При командном интерфейсе необходимо было знать и помнить состав команд, синтаксис их задания, параметры команд соглашение по умолчанию. на смену командного режима пришел тип
2- меню, в котором на экран выдаются все функции, которые могут быть выполнены на данном шаге работы. В меню нужная функция выбирается: путем выделения курсором, задания номера функции, заданием сокращенного обозначения функции, нажатием какой-либо клавиши запрограммированного на выполнение этой функции. При необходимости уточнения выполнения на экран выдается след меню более нижнего ур-ня, которая уточняет и детализирует необходимые действия.
3- Шаблон представляет собой некоторое окно программы, значение которого выбирается из поля со списком или задается пользователем из набора заранее определенных знаний. Примеры использования шаблона: задание паролей на вход в систему, определение телефонных кодов городов, задание табельных номеров работающих.
4- Запрос. В связи с тем, что меню и шаблон относятся к жестким типам введение диалога, используют более свободный тип – запрос, который основывается на синтаксисе, имеющегося языка запроса, при этом пользователь должен знать конструкцию языка и методы работы с языком, должен знать структуру базы данных. При этом в результате выполнения запроса может быть получен выходной документ определенной формы с результатами решения.
Основные устройства компьютера, их назначение и взаимодействие.
Системный блок ( МП – ядро ПК, вып.ф-ии обработки информации и упр-е работой всех блоков ПК, сопроцессор, модули оперативной и постоянной памяти, контроллеры – устройства упр-я внеш.устр-ми, накопители на магн.дисках).
Основным усройством управления и координации работы всех внутренних устройств ПЭВМ является процессор.
Функции процессора:
Формирование синхронизированных сигналов
Формирование исполнительных адресов для обращения к ОП
Организация обмена информацией между ОП и внеш.устройствами
Организация в многопрограммной работе
АЛУ
Регистры управления
УУ
Системная магистраль, вып.в виде совокупности шин и используюемая для передачи данных, адресов и управления сигналов
Устройства управления шинами
ЗУ
ВУ, Д, интерфейс манипулятора, последовт.интерфейс выхода в инет
ПУ(пункт управления)
Сетевой адаптер
Схема
Компьютер- это электр. вычислительная машина, предназначенная для автоматической обработки ин-ции, представленной в виде цифровых данных.Сущ. много разл. моделей комп. с разным быстродействием и разн. воз-ми для пользователя,однако независимо от модели все они имеют базовый набор устройств., обеспеч. автоматич. решение задачПроцесс реш-ия задачи назыв. вычеслит. процессомВ вычисл. процессе комп. должен: ввести исходные данные в машиу, выполнить их обработку, сохранить данные, вывести рез-ты в форме удобной для пользователя. Что и определяет базовый набор устройств для ЭВМ:устр-ва ввода/вывода, запомин. устр-ва,арифметико-логическое устр-во, утр-во управления.
внешняя память
¦
устр. ввода>осн. память>ус. вывода
¦
центр. Процессор (АЛУ,УУ)
Главное место в обработке данных занимает ариф. и логич. операции, кот. выполняются в АЛУ,кот. хар-ся 3 факторами:1.набор операций, кот. может выполнять;2.время выполнения аждой операции3.среднее быстродействие машины(кол0во операций в сек)
Объем машины зависти от тактовой частоты генератораВремя выполнения каждой команды занимает четко опед. кол-во тактов.(пентиум2:1 такт-2команды)В комп. есть тактовый генератор, кот. задает тактовый ритм с опред. частотойЧем больше частота генерации импульсов, тем больше операций может выполнять за 1 сек.Соврем. АЛУ реализуются в виде больших интегральных схем
Центральный процессор(ЦП):Устройство, непосредственно, осуществляющее процесс обработки данных и программное управление этим процессом. В состав ЦП входят: 1. центральное устройство управления,2. арифметическое устройство,3. внутренняя память процессора,4. специальные системные средства.Основные фун-и:1.выработка централизованных сигналов,2.формирование исполнительных адресов для обращения к оперативной памяти,3. организация отмены инф-и между оперативной памятью и внешними устройствами,4.организация многопрограммной работы.Внутренняя память (ВП):Состоит из оперативной и постоянной памяти. Оперативная память включает ассоциативное запоминающее устройство, адресное запоминающее устройство, где поиск инф-и осуществляется на основе инф-и, указанной в команде. Постоянная память или постоянное запоминающее устройство делиться на 3 класса:А) программирование в процессе изготовления, т.е запись производиться однократно,Б) однократное программирование заказчиком ПЗУ(постоянное запоминающее устройство),В) многократное программное ПЗУ.
Состав и характеристика основных устройств, образующих внутреннюю конфигурацию ПК.
L2- кэш память второго порядка.
NB и SB- южный и северный мосты – основной набор микросхем.
Память – оперативная память.
Шина- канал связи между 2-мя устройствами служит для передачи данных, команд, адресов и управляющих сигналов.
Графич. карта – графич. адаптер, к ней подключен монитор.
Слот – разъем для подключения внутренних и внешних дополнительных устройств.
Порты ввода/вывода- устр-ва для подключения внешних устройств системных плат.
КВ-порты для подключения клавиатуры. LPT- принтер. 2СОМ для подключения модемов и связи с др. компьютером. USB – для флэш карты.
BIOS содержит набор программ для обеспечения совместимости системной платы и устройств ввода/вывода.
Микропроцессор – это большая программируемая микросхема для выполнения всех арифметико-логический операций и операций управления работы ПК с частотой работы 2Ггц (2 миллиона тактов операций в сек). Скорость работы микропроцессора измеряется в Ггц. Для выполнения операций сложения и вычитания нужно 3,4 такта, умножение 7, а деление 8,9.
Кэш память – самая быстродействующая память ПК. Выполняет роль промежуточной памяти (буферной памяти) при обмене данными м/д быстродействующем устройством и более медленным. Необходимы для сохранения высокого быстродействия всей системы. КЭШируются след. обмены – м/д операт. и микропроц., м/д внеш.устройствами и о/п-памяти.
Состав и характеристика основных устройств, образующих внешнюю конфигурацию ПК.
Внешнюю конфигурацию ПК образуют внешние устройства, кот. обеспечивают взаимодействие машины с окружающей средой пользователями, объектами управления и другими ЭВМ. ВУ классифицируются по ряду признаков. По назначению можно выделить следующие виды ВУ:
внешние запоминающие устройства (ВЗУ) или внешняя память ПК - жесткие диски, гибкие магнитные диски, сменные лазерные компакт-диски, flash-память.
диалоговые средства пользователя - включают в свой состав дисплеи, реже принтеры, клавиатуру и устройства речевого ввода-вывода информации. Видеомонитор (дисплей) - устройство для отображения вводимой и выводимой из ПК информации. Устройства речевого ввода-вывода относятся к средствам мультимедиа. Устройства речевого ввода - это различные микрофонные акустические системы, со сложным программным обеспечением, позволяющим распознавать произносимые человеком буквы и слова, идентифицировать их и закодировать. Устройства речевого вывода - это различные синтезаторы звука, выполняющие преобразования цифровых кодов в буквы и слова, воспроизводимые через динамики или звуковые колонки, подсоединенные к компьютеру.
устройства ввода информации - клавиатура - устройство для ручного ввода числовой, текстовой и управляющей информации в ПК; графические планшеты (диджитайзеры) - для ручного ввода графической информации, изображений путем перемещения по планшету специального указателя (пера); сканеры - для автоматического считывания с бумажных носителей и ввода в ПК графической информации; манипуляторы (устройства указания): джойстик- рычаг, мышь, трекбол-шар в оправе, световое перо и др. - для ввода графической информации на экран дисплея путем управления движением курсора по экрану.
устройства вывода информации – печатающие устр-ва для вывода графической инф-ии из ПК на бумажный носитель(принтеры, плоттеры).
средства связи и телекоммуникации - для связи с приборами и другими средствами автоматизации (согласователи интерфейсов, адаптеры, цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи и т.п.) и для подключения ПК к каналам связи, к другим ЭВМ и вычислительным сетям (сетевые интерфейсные платы, "стыки", мультиплексоры передачи данных, модемы).
Ср-ва мультимедиа - это комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих человеку общаться с компьютером, используя звук, видео, графику, тексты, анимацию. Это устройства речевого ввода и вывода информации, видеовоспроизводящие системы, высококачественные видео- и звуковые платы, платы видеозахвата (videograbber), сканеры.
Внешними наз устройства, обеспечивающие ввод, вывод и накопление инф-и в ПК и взаимодействующие с процессором и оперативной памятью через локальную или системную шину, а так же порты ввода-вывода.
клавиатура
мышь
монитор
принтер
внешний модем
сканер
накопители на дисках
контроллеры устройств
внутренние факс – модемы и т.д.
1. Накопитель – устройство для долговременного хранения больших объемов инф-и.
Накопители: внешние, внутренние Накопители бывают:
Накопители на гибких магнитных дисках (дискетах)
Накопители на жестких магнитных дисках
Накопители на сменных компакт – дисках
Накопители на перезаписываемых компакт – дисках
Накопители на магнитооптических дисках
Накопители на магнитной ленте
2.Видеоконтроллер – плата расширения, обеспечивающая формирование изображения на экране монитора на основе информации, передаваемой от процессора.
Монитор - характеризуются следующими основными параметрами:
- максимальным разрешением;
- длинной диагонали;
- расстоянием между пикселями (точками изображения);
- чистотой кадровой развертки;
- степенью соответствия стандартам экологич безопасности;
3. Устройство вводв/вывода:
ВВОД:
Клавиатура – основное стандартное устройство ввода инф-и в ПК.
Мышь – подключается к ПК через последовательный порт.
Трэкбол – шар, встроенный в клавиатуру.
Пойтер- размещается на клавиатуре и явл аналогом джойстика
ВЫВОД:
Печатающие устройства – принтеры, позволяет осуществлять вывод текста и графич изображений на бумагу.
Виды:
- точечно-матричные принтеры
- струйные принтеры
- лазерные принтеры
4. Сканеры – устройство ввода графической инф-и в компьютер. Бывают черно-белые и цветные; ручные, планшетные и рулонные.
5. Модемы и факс – модемы:
Модемы – устройство для преобразования инф-и при её передачи между компьютерами по телефонной сети.
Внутренние модемы – плата расширения, устанавливаемая в один из свободных слотов расширения.
Факс – модемы – это модем дополненный фун-ми приема и передачи факсимильных сообщений.
Классификация и характеристика видов памяти и запоминающих устройств ПК.
Память – это запоминающие устройства ПК. Важнейшими ее характеристиками явл. емкость и время доступа. Сущ.следующие виды памяти:
Основная память – предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).
ОЗУ или оперативная память (RAM - память с произвольным доступом). Изготавливается в виде модулей памяти, представляющих собой пластины с рядами контактов (микросхемы статического или динамического типа), на которых размещаются БИС памяти. ОЗУ хранит информацию только во время работы компьютера. Емкость ОП -1ГБ.
ПЗУ или постоянная память служит для хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной информации, позволяет оперативно только считывать хранящуюся в нем информацию – BIOS, POST (изменить информацию в ПЗУ нельзя).
Внутренняя память(Кэш-память, сверхоперативная), находящаяся в самом ядре процессора и выполненная на элементах статического типа. Это самая быстрая память, в которую помещается информация, необходимая процессору. Использует несколько режимов работы. При частом использовании команд и данных в КЭШ-памяти сокращается число обращений к внешней памяти и производительность процессора увеличивается.
Внешняя (долговременная) память - относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения больших объемов информации. Используются ВЗУ (машинные носители информации или накопители) – устройства для долговременного хранения больших объемов информации. По способу размещения: внешние(вне СБ) и внутренние(на монтажной стойке СБ). По способу записи – произвольного доступа, последовательного доступа. Основные типы накопителей
На жестких дисках (HDD, винчестер) > более 200ГБ
гибких магнитных дисках (HD) – дискеты (1,44 МБ)
на сменных компактных лазерных дисках (CD-ROM/DVD-ROM, CD-R/DVD-R, CD-RW/DVD-RW) – 700MБ – 17 ГБ.
Flash-память – энергонезависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах (512 МБ – 100ГБ).
Виды памяти ПК. Все виды памяти делятся на внешние и внутренние.
Внутренняя: оперативная, кэш, ПЗУ. Все виды памяти находятся на системной плате в виде микросхем.
Оперативная:
- единственный вид памяти в которой реализуется программный принцип работы ПК (т.е. прог-а м/выполняться в ОП),
- предназначена для хранения и использования данных и программ во время непосредственного сеанса работы,
- объем оперативной памяти ограничен (нормальным считается 256 МБ),
- быстродействующая, обращение к ячейки памяти занимает 8 Наносек.
ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) хранит данные программы не предназначенные для применения (программы обменного устройства, параметры ПК, программы первоначальной загрузки и др.
Внешняя:
- память на жестких дисках (объемы 30,40,80, 120, 150 Гб). Скорость вращения памяти дисков 7200, 10000, 1500 оборотов в мин. Время обращения 6-10 микросек.
- Память на магнитной ленте (стример – исп-ется для создания и хранения активных файлов).
- компакт-диски CD (только для чтения – CD; с однократной записью – CD-R+; перезаписываемые – CD-КЦ) - вмещают 700 Мгб емкости; 52/24/16 (скорость считывание/однократн.запись/перезаписывающ.).
- DVD-диски и DVD-накопители
Виды и характеристики машинных носителей информации.
Носителями информации являются жесткий диск (по другому - винчестер), дискета, компакт диск (CD-ROM). Лист бумаги тоже является носителем информации. И вообще, любой объект в нашем мире несет какую-либо информацию о себе и окружающих нас предметах, т.е. является носителем информации.
К устройствам хранения информации относят: - ОЗУ (оперативная память); - жесткий диск (винчестер); - компакт-диск (CD-ROM); - дискета; - магнитооптические диски; - ZIP-диски - устройства внешнего хранения информации; - видеокассета, данные на которую записываются с помощью стримера.
Машинные носители информации или накопители – устройства для долговременного хранения больших объемов информации. По способу размещения: внешние(вне СБ) и внутренние(на монтажной стойке СБ). По способу записи – произвольного доступа, последовательного доступа. Основные типы накопителей:
На жестких дисках (HDD, винчестер) > более 200ГБ
гибких магнитных дисках (HD) – дискеты (1,44 МБ)
на сменных компактных лазерных дисках (CD-ROM/DVD-ROM, CD-R/DVD-R, CD-RW/DVD-RW) – 700MБ – 17 ГБ.
Flash-память – энергонезависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах, помещенных в пластмассовый корпус (512 МБ – 100ГБ).
Состав и функции микропроцессора.
МП – ядро ПК, вып.ф-ии обработки информации и упр-я работой всех блоков ПК.
Устройство управления (УУ) - формирует и подает во все блоки машины определенные сигналы управления
Арифметико - логическое устройство (АЛУ) - предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией
Микропроцессорная память (МПП) - служит для кратковременного хранения информации
Интерфейсная система микропроцессора - реализует сопряжение и связь с другими устройствами ПК
Генератор тактовых импульсов - генерирует последовательность электрических импульсов
Внутримашинный системный интерфейс(многосвязный/односвязный) - система связи и сопряжения узлов и блоков ЭВМ между собой
Системная шина - это основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой
Кэш-память, находящаяся в самом ядре процессора
Чипсет материнской платы
Подсистема Ввода/Вывода BIOS –контролирует физическую работу устройств на материнской плате
Основная память (ОЗУ и ПЗУ) - предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины.
Микропроцессор – это большая программируемая микросхема для выполнения всех арифметико-логический операций и операций управления работы ПК с частотой работы 2Ггц (2 миллиона тактов операций в сек). Скорость работы микропроцессора измеряется в Гц. Для выполнения операций сложения и вычитания нужно 3,4 такта, умножение 7, а деление 8,9.
Кодирование информации и её представление в памяти компьютера. Единицы измерения информации и объёма данных.
Способы кодирования информации: символьный, лингвистический, табличный, графический. Любой способ кодирования характеризуется наличием основы (алфавит, тезаурус, спектр цветности , система координат, основание системы счисления и т.п.) и правил конструирования информационных образов на этой основе.
Виды систем кодирования эк. информации:
1. Порядковая – все позиции номенклатуры кодируются по младшим признакам без учета старших признаков.
2. Серийная – в каждой группе старших признаков номенклатуры присваивается серия номеров. В пределах этой серии каждая позиция младших признаков номенклатуры кодируется порядковым номером.
3. Позиционная – четко выделяется каждый признак и ему отводиться 1 или несколько разрядов в зависимости от его значимости.
4. Комбинированная система – четко выделяются все признаки номенклатуры, при этом каждый признак может кодироваться по любой системе.
В вычислительной технике используется два состояния - включено и выключено (0 и 1). Поэтому кодирование команд, чисел, знаков в компьютере осуществляется с помощью двоичной системы счисления.
Для кодирования информации в компьютере применяется таблица символов ASCII, которая кодирует русские, латинские буквы, цифры, математические знаки и другие специальные знаки всего 256 символов. Поэтому для кодировки всех указанных символов используется восьмиразрядная последовательность цифр 0 и 1. Например, русские буквы представляются восьмиразрядными последовательностями следующим образом: А - 11000001, И - 11001011, Я - 11011101.
Компьютер может обрабатывать информац, представлен в цифровой форме. Как правило, все числа в компьютере представляются в виде нулей и единиц. При организации преобразования ЭИ использ некот кол-во сис-м счисления (2; 6; 8; 10; 16). Единицей информации явл БИТ. 8БИТ = БАЙТ. В одном байте можно закодировать знач одного символа из 256 возможн (256=28). ASCII – амер стандартн код для информац обмена. Базовая табл симв с 0 по 128; с 128 по 255 – псевдограф и национальн симв.
Кбайт=1024 байт. Мбайт=1024Кбайт. Гбайт, ТерраБайт (Тбайт), ПетаБайт (Пбайт). 1М = 1024Кбайт = 1024*1024*8 (бит).
Естественная форма с фиксированной запятой. + 00045,65090; -01374,00015.
Нормальная форма с плавающей запятой. N= +- M*p -+r , М –мантисса (|М| <1), r –порядок числа, p-основание сис счисл. +0,45649 *102.
Перспективы и направления развития ПК (Нейрокомпьютеры, квантовые компьютеры).
Новые информационные технологии связаны с доставкой в области создания технич-их программных ср-в, ср-в передачи отображения данных с использованием не только текстовых данных, но и аудио, видео и граффич-их данных. Мультимедиа технологии, Интернет технологии, нееро-компьютерных технологии. Мультимедиа технологии обозначает множественность средств, что в отношении обработки данных предполагает использование в каждый момент времени различных типов единства текста графики, звука и видео. Информация циркулирующая в мультимедийных системах рассчитана на понимание усвоением человека при помощи развитых органов чувств. Мультимедиа системы нашли широкое распространение в обучение рекламном деле, различного рода презентации в развлекательной и игровой сфере. Интернет технология Нееро-компьютерная технология в основе которых лежит использование спех программных микросхем и микропроцессоров модулирующих поведение нервных клеток человека. В данной технологии исполь-ся при создании новых образцов вычислительной техники в основе которых лежат не принципы перебора всевозможной ситуации, а интеллектуальная основа поиска решений сходны с решением человека.
Нейрокомпьютер — устройство переработки информации на основе принципов работы естественных нейронных систем.
Многолетние усилия многих исследовательских групп привели к тому, что к настоящему моменту накоплено большое число различных «правил обучения» и архитектур нейронных сетей, их аппаратных реализаций и приемов использования нейронных сетей для решения прикладных задач.
Эти интеллектуальные изобретения существуют в виде «зоопарка» нейронных сетей. Каждая сеть из зоопарка имеет свою архитектуру, правило обучения и решает конкретный набор задач. В последнее десятилетие прилагаются серьёзные усилия для стандартизации структурных элементов и превращений этого «зоопарка» в «технопарк»: каждая нейронная сеть из зоопарка реализована на идеальном универсальном нейрокомпьютере, имеющем заданную структуру.
Основные правила выделения функциональных компонентов идеального нейрокомпьютера (по Миркесу):
Относительная функциональная обособленность: каждый компонент имеет четкий набор функций. Его взаимодействие с другими компонентами может быть описано в виде небольшого числа запросов.
Возможность взаимозамены различных реализаций любого компонента без изменения других компонентов.
Постепенно складывается рынок нейрокомпьютеров. В настоящее время широко распространены различные высокопараллельные нейро-ускорители (сопроцессоры) для различных задач. Моделей универсальных нейрокомпьютеров на рынке мало отчасти потому, что большинство из них реализованы для спецприменений. Примерами нейрокомпьютеров являются нейрокомпьютер Synapse (Siemens, Германия), нейрокомпьютер «Кремниевый мозг» (созданный в США по программе «Электронный мозг», предназначен для обработки аэрокосмических изображений, производительность 80 Пфлоп ( операций в секунду, объём равен объёму мозга человека, потребляемая мощность — 20 Вт). Издаётся специализированный научно-технический журнал «Нейрокомпьютеры: разработка, применение» С технической точки зрения сегодняшние нейрокомпьютеры — это вычислительные системы с параллельными потоками одинаковых команд и множественным потоком данных (MSIMD-архитектура). Это одно из основных направлений развития вычислительных систем с массовым параллелизмом.
1. Управление в реальном времени, в том числе:
самолетами и ракетами,
технологическими процессами непрерывного производства (в энергетике, металлургии и др.).
2. Распознавание образов:
изображений, человеческих лиц, букв и иероглифов, отпечатков пальцев в криминалистике, речи, сигналов радара и сонара,
элементарных частиц и происходящих с ними физических процессов (эксперименты на ускорителях или наблюдение за космическими лучами),
заболеваний по симптомам (в медицине)
местностей, где следует искать полезные ископаемые (в геологии, по косвенным признакам),
признаков опасности в системах безопасности
3. Прогнозирование в реальном времени:
погоды,
курса акций (и других финансовых показателей),
исхода лечения,
политических событий (результатов выборов, международных отношений и др.)
поведения противника (реального или потенциального) в военном конфликте и в экономической конкуренции,
устойчивости супружеских отношений.
4. Оптимизация — поиск наилучших вариантов:
при конструировании технических устройств
при выборе экономической стратегии,
при подборе команды (от сотрудников предприятия до спортсменов и участников полярных экспедиций),
при лечении больного.
5. Обработка сигналов при наличии больших шумов.
6. Протезирование («умные протезы») и усиление естественных функций, в том числе — за счёт прямого подключения нервной системы человека к компьютерам (Нейро-компьютерный интерфейс).
7. Психодиагностика
8. Телекоммуникационное мошенничество, его обнаружение и предотвращение с помощью нейросетевых технологий, которые, по мнению многих специалистов, являются одной из самый перспективных технологий в области защиты информации в телекоммуникационных сетях.
Квантовый компьютер — гипотетическое вычислительное устройство, которое путем выполнения квантовых алгоритмов существенно использует при работе квантовомеханические эффекты, такие как квантовый параллелизм и квантовая запутанность.
Содержание понятия «квантовый параллелизм» может быть раскрыто так: «Данные в процессе вычислений представляют собой квантовую информацию, которая по окончании процесса преобразуется в классическую путём измерения конечного состояния квантового регистра. Выигрыш в квантовых алгоритмах достигается за счет того, что при применении одной квантовой операции большое число коэффициентов суперпозиции квантовых состояний, которые в виртуальной форме содержат классическую информацию, преобразуется одновременно».
Под квантовой запутанностью, которую называют также «квантовой суперпозицией», обычно понимается следующее: «Вообразите атом, который мог бы подвергнуться радиоактивному распаду в определенный промежуток времени. Или не мог бы. Мы можем ожидать, что у этого атома есть только два возможных состояния: «распад» и «не распад», /…/ но в квантовой механике у атома может быть некое объединенное состояние — «распада — не распада», то есть ни то, ни другое, а как бы между. Вот это состояние и называется «суперпозицией»
Базовые характеристики квантовых компьютеров в теории позволяют им преодолеть некоторые ограничения, возникающие при работе классических компьютеров.
Специфика применения
Может показаться, что квантовый компьютер — это разновидность аналоговой вычислительной машины. Но это не так: по своей сути это цифровое устройство, но с аналоговой природой.
Основные проблемы, связанные с созданием и применением квантовых компьютеров:
необходимо обеспечить высокую точность измерений;
внешние воздействия могут разрушить квантовую систему или внести в неё искажения.
Приложения к криптографии
Благодаря огромной скорости разложения на простые множители, квантовый компьютер позволит расшифровывать сообщения, зашифрованные при помощи популярного асимметричного криптографического алгоритма RSA. До сих пор этот алгоритм считается сравнительно надёжным, так как эффективный способ разложения чисел на простые множители для классического компьютера в настоящее время неизвестен. Для того, например, чтобы получить доступ к кредитной карте, нужно разложить на два простых множителя число длиной в сотни цифр. Даже для самых быстрых современных компьютеров выполнение этой задачи заняло больше бы времени, чем возраст Вселенной, в сотни раз. При помощи алгоритма Шора эта задача делается вполне осуществимой, если квантовый компьютер будет построен.
Применение идей квантовой механики уже открыли новую эпоху в области криптографии, так как методы квантовой криптографии открывают новые возможности в области передачи сообщений. Прототипы систем подобного рода находятся на стадии разработки.
Понятие персептрона.
Перцептро?н (неверно: персептрон, англ. perсeptron от лат. perсeptio — восприятие) — математическая и компьютерная модель восприятия информации мозгом (кибернетическая модель мозга), предложенная Фрэнком Розенблаттом в 1957 году и реализованная в виде электронной машины «Марк-1» в 1960 году. Перцептрон стал одной из первых моделей нейросетей, а «Марк-1» — первым в мире нейрокомпьютером. Несмотря на свою простоту, перцептрон способен обучаться и решать довольно сложные задачи.
Перцептрон состоит из трёх типов элементов: поступающие от сенсоров сигналы передаются ассоциативным элементам, а затем реагирующим элементам. Таким образом, перцептроны позволят создать набор «ассоциаций» между входными стимулами и необходимой реакцией на выходе. В биологическом плане это соответствует преобразованию, например, зрительной информации в физиологический ответ от двигательных нейронов. Согласно современной терминологии, перцептроны могут быть классифицированы как искусственные нейронные сети:
с одним скрытым слоем;
с пороговой передаточной функцией;
с прямым распространением сигнала.
На фоне «романтизма» нейронных сетей, в 1969 году вышла книга М. Минского и С. Паперта, которая показала принципиальные ограничения перцептронов. Это привело к смещению интереса исследователей искусственного интеллекта в противоположную от нейросетей область — символьных вычислений. Кроме того, из-за сложности математического анализа перцептронов, а также отсутствия общепринятой терминологии, возникли различные неточности и заблуждения. Впоследствии интерес к нейросетям, и в частности, работам Розенблатта, возобновился.
Критерии выбора ПК.
Технико-технологические:
Технические параметры центральных устройств
Состав и возможности периферийных устройств
Возможность использования ПО
Встраиваемость в новые инф.технологии
Технические воз-ти модернизации
Пользовательско-дизайнерские:
Предполагаемая обл.исп-я (проф.деят-ть, сфера обуч-я, дом.исп-е и развлечения)
Надежность/произв-ть/цена (цена-качество)
Конструктивное оформление элементов
Дружественность ПО относительно освоения и работы
Ориентированность на удобство в работе польз-ля
Стоимостные оценки приобретения и модернизации
Тема 4. Программные средства реализации информационных процессов
Классификация программных средств ПК, назначение и характеристика их отдельных видов.
Программное обеспечение – это совокупность программ и сопровождающей их документации, позволяющие использовать вычислительные устройства для решения различных задач в экономической и других сферах деятельности.
По функциональному назначению ПО подразделяется на системное (общее) и прикладное (специальное). К системному ПО относятся программы организации и контроля вычислительного процесса, управления распределением ресурсов во время его функционирования, а также описания и инструкции, предназначенные для автоматизации трудоёмких технологических этапов, разработки алгоритмов и программ. Прикладное ПО – это совокупность программ пользователей, необходимых для решения задач из различных сфер человеческой деятельности.
Рассмотрим структуру ПО ПК(схема).
ПО ПК организовано по иерархическому признаку и имеет 3 уровня:
1 уровень (низший) – внутреннее ПО ПК, сохраняемые в его постоянной памяти. Внутреннее ПО является программным интерфейсом, обеспечивающим взаимосвязь компьютера со всеми остальными программами. Основными элементами являются драйверы ввода – вывода, программы самопроверки (ПС) и программы первоначальной загрузки.
Программа самопроверки предназначена для проверки функциональных модулей ПК.
При успешном завершении самопроверки управление через программное прерывание передаётся программе в первоначальной загрузке.
ОС – 2 уровень – общается с компьютером через ИВПО.
ОС через свой интерфейс (ИОС) связывается в процессе работы с системными (СП) и прикладными программами (ПП), образующими 3 уровень ПО.
Системное ПО подразделяется на:
Операционные системы (ОС): однозадачные, многозадачные, сетевые.
Сервисные программы – совокупность программных продуктов, предоставляющих пользователям дополнительные услуги в работе с компьютером и расширяющие возможности ОС.
Включают операционные оболочки, утилиты, автономные программы.
Операционная оболочка – надстройка к ОС.
Системные утилиты – программы, расширяющие возможности ОС и оболочек в части подключения новых периферийных устройств, кодировании и управления ресурсами компьютера.
Трансляторы языков программирования – программы, осуществляющие перевод текстов программы языков программирования на язык машины (assembler).
Программы техобслуживания – совокупность программно-аппаратных средств для диагностики и обнаружения ошибок в процессе работы машины.
Программное обеспечение ЭВМ – совокупность программ, процедур и правил, позволяющих использовать ЭВМ для решения разл. задач и автоматизировать информационно – вычислительные процессы в эк. деятельности.
Программное обеспечение делиться на системное и прикладное. К системному программному обеспечению относятся программы организации и контроля вычислительного процесса, также управление распределением ресурсов во время функционирования ЭВМ, описание инструкции, предназначенное для автоматизации технологических этапов разработки алгоритмов и программ. Прикладное программное обеспечение – для решения различных задач.
Состав системного программного обеспечения:1)операционные системы,2)сервисные программы,3)трансляторы языков программирования,4)программы технического обслуживания.
Опер. система – часть программного обеспечения, кот предназначена для управления работой всех систем ЭВМ.Сервисное программное обеспечение – сов-ть программных продуктов, предоставляющих пользователям доп-ые услуги в работе с компьютером и расширяющих возможности операционных систем.
Сервисные системы подразделяются на:1)оболочки ( программные надстройки к операц.системам с помощью более удобного интерфейса),2)утилиты (программы, расширяющие возможности операц. систем и опер. обеспечения в части подключения новых периферийных устройств, кодирования информации и управления ресурсами компьютера),2)автономные программы.
Инструментальные средства – программные продукты для разработки программного обеспечения.Системы технического обслуживания – сов-ть программно-аппаратных средств ПК для обнаружения сбоев в процессе работы компьютера.
Состав прикладного обеспечения -состоит из пакетов прикладных программ и прикладных программ пользователя, кот по сфере применения делятся на:1)проблемно-ориентированны: узкая направленность на определенный круг решаемых задач и большое их разнообразие,2)пакеты общего назначения: предназначены для решения типовых задач обработки данных,3)интегрированные пакеты: сов-ть функционально различных программных модулей, способных взаимодействовать путем обмена данными ч/з единый пользовательский интерфейс. Область применения – эк. сфера.
Операционные системы (ОС), виды и функции.
ОС – это совок-ть программ, кот.загружаются при включении ПК и обеспеч.целостное функционир-е всех компонентов ПК и предоставляют п-лю доступ к его аппаратным возможностям.
ОС подразделяются на: однозадачные, многозадачные, сетевые, сервисные.
Структура ОС: базовый модуль, упр.файловой системой; командный процессор, запрашивающий у пользователя команды и выполняющий их; драйверы устройств; прогр.модули, созд.графич.пользоват.интерфейс; доп.сервисные прогр.(сист.утилиты), предоставляющие пользователям дополнительные услуги в работе с компьютером расширяющие возможности ОС и оболочек в части подключения новых периферийных устройств, кодировании и управления ресурсами компьютера. Включают операционные оболочки(надстройка к ОС), утилиты, автономные программы.
В настоящее время наиболее распространены ОС Windows и Unix.
ОС Unix ориентирована на эффективную многозадачную работу в сетевом варианте организации вычислительного процесса. ОС Unix обеспечивает поддержку:
Иерархической структуры файловой системы.
Совместимость по вводу-выводу файлов, устройств и процессов асинхронной обработки.
Наиболее распространённых алгоритмических языков программирования.
Общим свойством всех ОС Windows является применение для отображения данных прямоугольных областей (окон) на экране дисплея. Windows 95, 98, ME, NT, 2000, XP, 2003, 2007, Vista.
Основные особенности версий ОС Windows следующие:
Стандартизация интерфейса пользователя.
Возможность без проблем подключать внешние устройства.
Интеграция функций программы.
Многозадачность.
Переход к преобладающему использованию графических средств изображения.
Браузер
В сетевые варианты ОС Windows встроен браузер (обозреватель) Internet explorer.
Браузеры располагают широкими возможностями, работают с гипертекстовой системой www и с электронной почтой e-mail. Также браузер работает с системой передачи файлов FTP и телеконференциями.
ОС д. управлять всеми ресурсами вычислительной машины, чтобы обеспечить мах эффективность ее функционирования. Гл. функция ОС – распределение процессоров, памяти, других устройств и данных м/у вычислительными процессами. Управление ресурсами включает решение след независящих от вида ресурса задач:1)планирование ресурса – кому, когда, в каком кол-ве н. выделить ресурс,2)контроль за состоянием ресурса .В зависимости от особенностей алгоритма управления процессором ОС делятся на:
1)Однозадачные ОС включают средства управления периферийными устройствами, ср. управления файлами и т.д.
2)Многозадачные ОС – вышеперечисленные функции + управление разделением совместно используемых ресурсов (процессор, оперативная память и т.д.).
3)однопользовательские и многопользовательские. Главное отличие многопользов. систем от однопольз. является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа другихпользователей.4)однопроцессорные и многопроцессорные.В системе с многопроцессорной обработкой данных ОС м.б. разделены по способу организации вычислительного процесса: асимметричные ОС (целиком выполняется на одном из процессоров системы, распределяя прикладные задачи по остальным процессорам) и симметричные ОС (полностью децентрализована и использует все кол-во процессоров, разделяя их м/у системными и прикладными задачами) 5)локальные и сетевые
Сетевые ОС предназначены для управления ресурсами компьютеров, объединенных в сеть с целью совместного использования данных. Под сетевой операционной системой понимается сов-ть ОС отдельных компьютеров, взаимодействующих с целью обмена сообщениями и разделения ресурсов по единым правилам. С др. стороны, сетевая ОС – операц. система отдельного компьютера.Локальная сетевая ОС не имеет фундаментальных отличий от ОС автономного компьютера, но она содержит программную поддержку для сетевых интерфейсных устройств.
Функции тестирующих программ, утилит, драйверов, операционных оболочек.
Относятся к сервисным системам - программных продуктам, предоставляющим пользователям дополнительные услуги в работе с компьютером и расширяющие возможности ОС.
Оболочка ОС – это прогр.продукт, который делает общение поль-ля с ПК более комфортным.
Утилиты – это служебные программы, которые предоставляют п-лю ряд доп.услуг, расширяющие возможности ОС и оболочек в части подключения новых периферийных устройств, кодировании и управления ресурсами компьютера.
К утилитам относят следующие прогр.ср-ва: дисковые компрессоры, дисковые дефрагментаторы, программы резервоного копирования данных, архиваторы, программы, оптимизир.исп-е ОП, программы защиты и восстановления данных, антивирусные программы.
Драйверы – специальные вспомогательные программы, управляющие внешними устройствами ПК или выполнением программ.
Программы техобслуживания – совокупность программно-аппаратных средств для диагностики и обнаружения ошибок в процессе работы машины. К ним относят:
Ср-ва диагностики – обеспеч.автоматический поиск ошибок и выявление неисправностей с определенной локализацией их в ПК и его отдельных модулях.
Программно-логич.контроль – основан на исп-ии избыточного кода данных и промежут.данных ПК, что позволяет находить ошибки при изменении значения отдельных битов данных.
Тестовый контроль – осущ-ся с помощью специальных тестов для проверки правильности работы ПК или его отд.устр-в.
Аппаратный контроль – ведется автоматич.с помощью встроенного в ПК оборудования.
Программно-аппратаный контроль – включ.прогр.и аппаратный контроль.
Оболочка операционной системы – программный продукт, кот делает общение пользователя с компьютером более комфортным. В связи с несовершенством пользовательского интерфейса ОС семейства DOS разработано неск опер оболочек. Популярная опер. оболочка – Norton Commander.Утилиты – служ. программы, кот предоставляют пользователю ряд допол. услуг. К утилитам относят след программные средства: дисковые компрессоры; дисковые дефрагментаторы; программы резервного копирования данных; архиваторы; программы, оптимизирующие использование оперативной памяти; программы защиты и восстановления данных; антивирусные программы и др. Для обслуживания жесткого диска используются утилиты:1)утилита дефрагментации диска предназначена для оптимизации работы диска и повышения скорости доступа к нему.2)программа проверки диска проверяет правильность информации, кот содержится в таблицах распределения файлов диска, также осуществляет поиск сбойных блоков диска.3)программа уплотнения диска предназначена для создания и обслуживания уплотненных дисков.4)программа резервирования ( копирования) данных на диске работает в 3 режимах: резервирования, восстановления, сравнения исходных данных с их резервными копиями.5)программа системный монитор анализирует пиковую загрузку процессора и других ресурсов.6)антивирусные программы
Прикладное программное обеспечение. Его классификация и область применения.
Прикладное программное обеспечение предназначено для выполнения функциональных вычислительных задач, в частности финансового анализа, бухучёта и маркетинговых исследований.
Пакет прикладных программ (ППП) – это комплекс программ, автоматизирующий технологический процесс решения задач определённого класса. Различают след. Виды ППП:
Общего назначения. К ним относятся:
1. Редакторы текстовые и графические.
2. Электронные таблицы.
3. Системы управления БД (СУБД).
Которые обобщенно наз-ся интегрированными пакетами, так как объединяют в себя функционально различные программные компоненты ППП общего назначения.
4. Экспертные системы и системы искусственного интеллекта. Экспертные системы - это программные средства, реализующие методы обработки знаний в узкоспециализированной области для подготовки управленческих решений на уровне профессиональных экспертов. Основу экспертных систем составляют базы знаний, в которые закладывается информация о данной предметной области.
Методо-ориентированные ППП отличаются тем, что в их алгоритмической основе реализован какой-либо экономико-математический метод, используемый для решения задач, в частности программные средства для реализации математического программирования, сетевого планирования и управления.
Проблемно-ориентированные ППП – это программные продукты, предназначенные для решения комплексов задач в конкретной функциональной области.
Организации вычислительного процесса.
ППО предназначено для выполнения задач пользователя: финансового анализа, бухучета, маркетинговых исследований. Оно состоит из пакетов прикладных программ (ППП) и прикладных программ пользователя.
ППП делятся на:
проблемно-ориентированные (узкая направленность на определенный круг решаемых задач и большое их разнообразие)
пакеты общего назначения (методоориентированные пакеты – предназначены для решения типовых задач обработки данных)
интегрированные ППП (сов-ть функционально различных программных модулей, способных взаимодействовать м/у собой путем обмена данными ч/з единый пользовательский интерфейс)
Прикладные программы создаются с использованием средств программирования, имеющихся в их распоряжении в составе конкретной вычислительной среды. В этом случае создание и откладка программ осуществляются индивидуально в соответствии с правилами и соглашениями ППП/ОС, в рамках которых они применяются.
Профессиональные пакеты прикладных программ для решения экономических задач.
Относятся к проблемно-ориентированным ППП – это программные продукты, предназначенные для решения комплексов задач в конкретной функциональной области, в частности, в промышленных и непромышленных сферах и ППП конкретных предметных областей (бухучёта, финансового менеджмента, правовых систем).
Проблемно-ориентированные ППП непромышленной сферы предназначены для автоматизации деятельности фирм, не связанных с материальным производством, т.е. банки, биржи и торговля.
В качестве примера интегрированных пакетов рассмотрим пакеты Microsoft Project и Project Expert – система разработки инвестиционных проектов и финансового планирования деятельности предприятия, позволяющая анализировать эффективность инвестиций.
Особенности интегрированных пакетов прикладных программ.
Интегрированными пакетами называются ППП, объединяющие в себя функционально различные программные компоненты ППП общего назначения, в частности текстовый редактор, электронную таблицу и СУБД. Электронным офисом называется программно-аппаратный комплекс, предназначенный для обработки документов и автоматизации работы пользователей в системах управления, например Microsoft Office.
Текстовый редактор MS Word (обработка текста)
Электронные таблицы MS Excel (электронные таблицы, графики, диаграммы)
СУБД MS Access
СУБД
1. Можно проектировать базовые объекты информационной системы.
2. Устанавливать связи между таблицами.
3. Ввод, хранение, просмотр, сортировка, модификация и выборка данных.
4. Создание, модификация и использование производных объектов информационных систем, т.е. форм, запросов и отчётов.
Программа презентации MS Powerpoint - графический пакет подготовки презентаций и слайд-фильмов.
Электронная почта MS Outlook для приема и отправки корреспонденции.
В состав программного обеспечения офиса также могут входить:
1. Программа анализа и составления расписаний.
2. Графический редактор.
3. Программа обслуживания факс-модема.
4. Сетевое программное обеспечение.
5. Программа перевода.
Совместная работа ряда программных средств, входящих в Microsoft Office, позволяет гибко распределить их ресурсы и увеличить общую производительность.
ППП – комплекс программ, автоматизирующий технологический процесс, решение задач опред. класса.
Различают след. виды ППП:1)общего назначения-редакторы: текстовые и графические,электронные таблицы,системы управления базами данных,case-технологии (сов-ть средств системного анализа, проектирования, разработки и сопровождения сложных программных систем, поддерживаемых комплексом взаимосвязанных инструментальных средств автоматизации всех этапов разработки программ),экспертные системы и системы искусственного интеллекта ( программные средства, реализующие сложные системы обработки знаний в узкоспециализированной области для подготовки управленческих решений на уровне профессиональных экспертов. Основу эксп. систем составляет база знаний, в кот закладывается информация о данных предметной области).2) методоориентированные – в их алгоритмической основе реализован к-л экономико-математический метод, используемый для решения задач.3) проблемно-ориентированые – программные продукты предназначенные для решения сложных комплексов задач в конкретной функциональной области: автоматизация ф-ций управления промышленной и непромышленной сферы и пакеты прикладных программ конкретных предметных областей. ППП непромышленной сферы предназначены для автоматизации деят-ти фирм, несвязанных с материальным производством: банки, биржи, торговля. ППП отельных предметных областей – это пакеты прикладных программ бухучета и финансового менеджмента, а также пакеты правовых информационных систем. 4) орг-ция / администрирование вычислительного процесса Популярные офисные системы: Microsoft Office, Lotus Notes. Каждый из офисных пакетов содержит текстовый редактор, электронные таблицы, средства для создания и поддержки баз данных, средства коммуникаций.
Офисное ПО содержит программы, которые наиболее часто используются для автоматизации некоторых функций офисной работы. Стандартный офисный пакет содержит след программы: текстовой процессор (Microsoft Office, Word, табличный процессор Excel), система управления базами данных (Access), пакет подготовки и проведения презентации (Power Point, графическ редактор Paint), организация и планирование раб времени (Microsoft Outlook), пакет электронной почты (Outlook Express), пакет построения простейших графиков (Graph)
Общая характеристика технологий создания программных средств.
Проектирование алгоритмов и программ может основываться на различных подходах, среди которых наиболее распространены:
Структурное проектирование и программирование. Различают следующие методы структурного проектирования в зависимости от объекта структурирования:
Функционально-ориентированные методы, т.е. последовательное разложение целостной проблемы на отдельные, достаточно простые, составляющие.
Методы, основанные на последовательном структурировании данных.
Информационное моделирование предметной области и связанных с ней приложений. Информационное моделирование имеет решающее значение для разработки алгоритмов и программ, работающих с БД. Можно выделить следующие составляющие данного подхода:
Информационный анализ предметных областей.
Построение взаимосвязанных моделей данных.
Системное проектирование функций обработки данных.
Детальное конструирование процедур обработки данных.
Объектно-ориентированное проектирование. В отличие от Объектно-ориентированный подход основан на следующих моментах:
Выделение классов.
Установление характерных свойств классов и методов их обработки.
Создание иерархии классов.
Наследование свойств классов и методов их обработки.
Для проектирования программных продуктов разработаны объектно-ориентированные технологии, которые включают в себя специализированные языки программирования и инструментальные средства разработки пользовательского интерфейса.
Объектно-ориентированный подход к программированию – это объединение в одной структуре данных и действий, которые производятся над этими данными. Базируется на трёх основных понятиях:
Инкапсуляция – комбинирование данных с процедурами и функциями, которые манипулируют этими данными, в результате появляется новый тип - объект.
Наследование – это возможность использования уже определённых иерархических объектов и производных от них.
Полиморфизм – это возможность определения единого по имени действия, применимого одновременно ко всем объектам иерархического наследия.
Объектно-ориентированный подход позволяет упростить написание сложных программ и придать им гибкость. С помощью объектно-ориентированного подхода можно расширить программу, не переделывая её, а добавляя новые иерархии.
Основные этапы технологического процесса разработки программ в реализации задач на ПК:
Постановка задачи – описание сущности задачи, а также исходной и результатной информации.
Разработка математической модели решения задач – экономико-математическое описание задачи и выбор методов её решения.
Разработка алгоритма решения задачи – составление исходного текста программы, определение структуры программы и способа хранения данных.
Разработка программы на соответствующем алгоритмическом языке программирования.
Решение задачи и вывод результатов.
Технология разработки программ решения задачи определяется 2 факторами:
- осуществляется ли разработка программы решения задачи как составного элемента единой системы автоматизированной обработки информации/ как локальной компоненты программного комплекса, обеспечивающего решение на ЭВМ задач управления
- какие программно-инструментальные средства исп-ся для разработки и реализации задач на ЭВМ.
Технологический процесс:
- постановка задачи ( раскрывается организационно-эк сущность задачи: формулируется цель ее решения, определяется взаимосвязь с другими задачами и т.д.)
- эк-матем описание задачи и выбор метода ее решения (устанавливаются логико-матем зависимости м/у исходными и результатными данными)
- алгоритмизация, т.е. разработка оригинального / адаптацию уже известного алгоритма. Составление исходного текста программы, определение стр-ры программы и способа хранения данных.
- разработка данных на соответствующем языке программирования
- решение задачи и вывод результатов
- редактирование и отладка программы
- запись программы, библиотека программ
Языки программирования высокого уровня и их использование для разработки программ решения экономических задач.
ОП – операторные
ПР - процедурные
МЗ – машинно-зависимые (низкого уровня) – являются внутренними языками компьютера и представляют собой систему инструкций и данных, не требующих трансляции и исполняемых аппаратными средствами.
МН – машинно-независимые (высокого уровня) – не требуют от пользователя полного знания специфики компьютера. Инструментальные средства этих языков программирования позволяют записывать программу в виде машинных операций, привязка к которым осуществляется через соответствующий транслятор.
М – машинно-ориентированные
ПО – процедурно-ориентированные (универсальные)
СУ – сверх универсальные
ПРО – проблемно-ориентированные
ОО – объектно-ориентированные
Для ПК ведущее место в настоящее время занимают языки высокого уровня МН (basic, Pascal, FORTRAN, СИ). Среди них ведущая роль отводится ПО языкам, называемым также универсальными (BASIC, FORTRAN). Есть язык Ада сверхвысокого уровня, ориентирован на применение в системах реального времени, предназначен для разработки ПО встроенных вычислительных систем.
Язык СИ – МО язык программирования. Разработан для облегчения процесса переноса с одного компьютера на другой.
Basic легко усваивается благодаря наличию упрощенных языковых конструкций и встроенных математических функций.
Pascal – ПО язык высокого уровня для решения вычислительных и информационно-логических задач.
ОО язык Java, разработанный на базе языка С++, предназначен для создания надёжных сетевых программных приложений.
Другим ОО языком программирования является язык Delphi, созданный на базе языка Pascal. Используется для разработки приложений, обеспечивающих взаимодействие с базами данных.
Машино-независимые языки (высокого уровня). для них хар-ны: возможность написания выражений, символическая идентификация переменных, вызов функций по именам и т.п. Производительность программиста при составлении прграмм на языках высокого уровня в 10-15 раз выше, чем на языке ассемблера.
Машино-независимые языки:
1) процедурно-ориентированные – эффективны для описания алгоритмов решения широкого класса задач: Фортран, Кобол, Бейсик, Паскаля, Ада.
2) проблемно-ориенторованные языки предназначены для описания процессов обработки информации в более узкой, специфической области: РПГ, Лисп, АПЛ, GPSS.
3)объектно-ориентированные языки программирования – ориентированы на разработку программ приложений для широкого круга задач. Этот подход позволяет применять 1 и те же архитектурные решения для создания программ приложений. Осн достоинство алг языков высокого уровня – возможность описания программ решения задач в форме удобной для восприятия чел.
Бейсик отлич встроенными мат функциями и простыми языковыми конструкциями.Паскаль предназнач для реш вычисл и информационно-логических задач.Си + + был разработан для облегчения процесса переноса прогр обеспечения с одной ЭВМ на другую. Ада , ориентир на применение в системах реального времени и предназначен для разработки прогр обеспечения встроенных вычисл систем.Java (джава), предназнач для создания надёжных, переносимых, распределённых сетевых программных приложений, работающих в архитектуре клиент–сервер, а также удобен для администраторов сети.другим объектно-ориентиров. языком явл язык Delphi(дельпхи). Обеспечив взаимодействие с базами данных, создания разл. видов баз, а также работу экономич программ и сети Интернет.
Инструментальные средства программирования и их состав
Системой программирования называется набор инструментальных средств, позволяющий программисту использовать стандартные блоки и методы при работе с машиной: транслятор, редактор (программа для ввода и изменения текстовых данных), библиотекарь.
Отладчик – программа, позволяющая исследовать внутреннее устройство программы. Отладчик обеспечивает пошаговое исполнение программы, просмотр текущих значений переменных, а также вычисления значения любого выражения программы.
Транслятор – это программа, преобразующая текст, написанный на алгоритмическом языке, в программу, состоящую из машинных команд.
Библиотекарь использует библиотеку программ-модулей, т.е. стандартных программ.
Существуют 2 стиля программирования: непосредственное программирование, а также программирование в электронном офисе.
С точки зрения программиста современный офис (MS Office) представляет собой программную среду, которую встроен язык программирования VBA (visual basic for application) и большое число библиотек, содержащих классы объектов. VBA является языком визуального ОО программирования. Это язык программирования в е-таблице Excel. Применяется при программировании массивов данных с большим количеством элементов.
Программы состоят из заголовков, раздела описаний и раздела операторов.
Типы данных: простые – целые, действительные, логические, символьные;
сложные – строки, массивы, множества, записи, файлы.
Основные операторы:
Оператор присвоения.
Вызов процедуры функций.
Безусловный переход.
Структурные операторы:
Условные операторы.
Организация цикла.
Ввод – вывод.
Для всех языков примерно одинаковые операторы.
Бейсик отлич встроенными мат функциями и простыми языковыми конструкциями.Паскаль предназнач для реш вычисл и информационно-логических задач.Си + + был разработан для облегчения процесса переноса прогр обеспечения с одной ЭВМ на другую. Ада , ориентир на применение в системах реального времени и предназначен для разработки прогр обеспечения встроенных вычисл систем.Java (джава), предназнач для создания надёжных, переносимых, распределённых сетевых программных приложений, работающих в архитектуре клиент–сервер, а также удобен для администраторов сети.другим объектно-ориентиров. языком явл язык Delphi(дельпхи). Обеспечив взаимодействие с базами данных, создания разл. видов баз, а также работу экономич программ и сети Интернет.
Тема 5. Разработка программных средств для решения экономических задач
1. Общая характеристика технологии создания программных средств. Роль пользователя в создании оригинальных прикладных программ..
см.вопрос 7 тема 4
2. Языки программирования высокого уровня и их использование для разработки программ решения экономических задач.
См вопрос 8 тема 4
3. Технология системного проектирования программных средств. Основные этапы технологического процесса разработки программ для решения задач на ПК.
Автоматизированное проектирование м охватить все / отдельные этапы жизненного цикла программ продукта и м основываться на разл подходах: 1. структурное проек-е и программирование.В основе структурного проек-я состоит последовательность и композиция и структурирование целого от общего к частному.1) Методы структурного проек-я:функциональноориентированные методы – при этом произ-ся последовательное разложение системы на отдельные достаточно простые составляющие.Методы, основанные на последовательном структурировании данных 2) информац модел-е – имеет важное значение для разработки алгор программ, раб с БД.Составляющие данного подхода:информационный анализ предметных областей,построение взаимосвязанных моделей данных,системное проектирование ф-ций обработки данных,детальное конструирование процедуры обработки данных.Строятся информац модели разл уровней представления, т.е. интегрированная информац-логическая модель предметной области, независящая от средств программной реализации для хранения и обработки данных, эта модель содержит интегрированные стр-нры данной предметной области.3) объектоориентированное проектированиеОснован: выделение классов,установление хар-ных св-в классов и методов их обработки,создание иерархии классов,наследование св-в классов и методы их обработки.Объект – конкретный экземпляр класса.
4. Алгоритмические языки. Виды алгоритмических структур.
Алгоритм – это конечная последовательность однозначных предписаний, исполнения кот позволяет с помощью конечного числа шагов получить реш задачи. Формы представления алгоритма: 1.словесная форма,2.формульно-словесная ,3.в виде блок-схемы (графич изобр алгоритма),4.в виде программы на алгомитрич языке программирования.Виды алгом. структур:1.Линейный алгоритм, в кот все команды выполняются последовательно одна за другой.2.Разветвляющийся, в кот в зависимости от условия выполнения либо одна серия команд, либо другая.3.Циклический, в кот многократно повторяется некоторый участок алгоритма.1 поколение алгоритм. языков: конец 50х- нач.60х. Совершенствовались ассемблерные языки. В настоящее время они прим для создания драйверов оборудования ПК.2 поколение 60е годы. В это время появляются универ-ые языки выс. уровня. ФОРТРАН, АЛГОЛ, КОБОЛ, обеспеч-ие создание программ для решения задач различн. класса.3 поколение С нач 70х годов начался переход на создание больших программных комплексов. Они в основном прим для проектир-я прилож баз данных и ср-в визуального программирования.В сер. 90х– 4 поколение языков программ-я, назнач кот при образов инструкции текст программ на универсальном языке программиров. Система 4 поколения имеет открытую архитектуру и поддержив значительное число программных продуктов. Языки : Бейсик отлич встроенными мат функциями и простыми языковыми конструкциями.Паскаль предназнач для реш вычисл и информационно-логических задач.Си + + был разработан для облегчения процесса переноса прогр обеспечения с одной ЭВМ на другую. Ада , ориентир на применение в системах реального времени и предназначен для разработки прогр обеспечения встроенных вычисл систем.Java (джава), предназнач для создания надёжных, переносимых, распределённых сетевых программных приложений, работающих в архитектуре клиент–сервер, а также удобен для администраторов сети.другим объектно-ориентиров. языком явл язык Delphi(дельпхи). Обеспечив взаимодействие с базами данных, создания разл. видов баз, а также работу экономич программ и сети интернет.
5. Методы создания и оформления программных средств.
При программ-ии обычно использ. модульный принцип. В настоящее время используется объектно-ориентированный подход к программированию – это объединение в одной структуре данных и действий, кот производ над этими данными. Базируется на 3х осн. понятиях:1)Инкапсуляция – комбинирование данных с процедурами и форм-ми, кот манипулир этими данными. В результате появл. новый тип – объект.2)Наследование – возможность создавать из имеющихся классов новые классы по принципу “от общего к частному”3)Полиморфизм – способность объектов выбирать метод обработки на основе типов данных, принимаемых в сообщении.С помощью объектно-ориент подхода можно расширить программу не переделывая её, а добавляя новую иерархию.Алгоритм решения задач – это система точно сформулированных правил, определяющих процесс образования входной информации в выходную за конечное число шагов.3 вида алгоритмич структур: линейная стр-ра, разветвляющаяся и циклическая.При решении задач следуют этапы:1.постановка задачи, т.е. описание сущности задачи, исходной результатной программы2.разработка матем модели реш задач.3.разработка алгоритма реш задач, т.е. составление исходн текста программы, определение стр-ры прогр и способы хранения данных.4.разраб программы на соответствующем языке программирования.5.реш задачи и вывод результатов.
Тема 6. Компьютерные сети
Назначение и классификация локальных компьютерных сетей.
Локальные вычислительные сети могут состоять из одного файл-сервера, поддерживающего небольшое число рабочих станций, или нескольких файл-серверов и коммуникационных серверов, соединённых с большим количеством рабочих станций.
Файл-сервер является ядром локальной сети, он запускает операционную систему и управляет потоком данных, передаваемых по сети.
Основные методы доступа к сетевым каналам данных локальной сети:
Метод доступа Ethernet. Для данного метода используется топология общая шина, поэтому сообщение, отправляемое одной рабочей станцией, принимается одновременно остальными, подключёнными к общей шине. Но поскольку сообщение предназначено только для одной станции, оно включает в себя адрес станции назначения и адрес станции отправителя. Та из станций, кому предназначено сообщение, принимает его, остальные игнорируют.
Arcnet используется в сетях с топологией звезда. Один из компьютеров создаёт специальный маркер, который последовательно передаётся от одного компьютера к другому. Если станция желает передать сообщение другой станции, она должна дождаться маркера и передать ему сообщение, дополненное адресами отправителя и назначения. Когда пакет дойдёт до станции назначения, сообщение будет отцеплено от маркера и передано станции.
Метод доступа Token Ring рассчитан на кольцевую топологию сети. В нём также используется маркер, передаваемый от одной станции к другой, но в отличие от предыдущего метода имеется возможность назначать разные приоритеты разным рабочим станциям.
Классификация компьютерных сетей, назначение и характеристика их отдельных видов.
Вычислительная сеть (ВС) – это особый класс методов и средств, который можно использовать для объединения вычислительных машин и связанных с ними устройств; это система передачи данных, которая позволяет независимым устройствам взаимодействовать друг с другом.
Характеристики ВС: Размер сети. Используемые устройства. Скорость передачи информации. Топология сети. Физическая среда, используемая для передачи информации. Используемые протоколы и методы доступа. Наличие или отсутствие узла управления. Классификация компьютерных сетей по территориальному признаку:
Глобальная сеть – объединяет абонентов, расположенных в разных странах или на разных континентах, т.е. расстояние > 10000 км. Региональные сети – связывают абонентов, расположенных на расстоянии до 1000 км, работающие на территории города или небольшой страны. Локальная сеть – абоненты находятся на расстоянии до 20 км. Федеральная сеть (корпоративная) – в пределах какой-то корпорации в масштабах страны. По характеру реализуемых функций: Вычислительные. Информационные. Смешанные. По способу управления: централизованные, децентрализованные, смешанные.
Общие принципы построения ВС.
Если в распоряжении предприятия есть хотя бы 2 компьютера с установленными на них ОС Windows, то эти компьютеры могут быть объединены в одноразовую локальную сеть с помощью стандартных программных средств.
Целесообразно объединить компьютеры в рабочие группы согласно организационной структуре предприятия. Например, рабочая группы Финансы – это ПК бухгалтерии, а Инжиниринг – это ПК в отделе проектирования.
В сетях, построенных на платформе Windows, рабочие станции клиентов сети подключаются к выделенным серверам, а серверы группируются в домены. Определить домен как объединение одного или нескольких серверов, обеспечивающих единую базу учётных записей пользователя. Домен включает в себя: компьютер, выполняющий роль основного контроллера домена (первый компьютер), компьютер, выполняющий роль резервного контроллера домена и, по крайней мере, одну рабочую станцию.
Доменный метод организации позволяет упростить управление сетью. На крупном предприятии организуется несколько доменов. При этом можно использовать различные принципы деления сети на домены: По функциональному назначению. По территориальному расположению.
Настройка уровней доступа пользователей между разными доменами называется установлением доверительных отношений, которые бывают односторонними и двусторонними.
Ф ?-----? M – двусторонние доверительные
Ф --------? M – односторонние доверительные
Существует несколько видов моделей использования доменного принципа: Модель с одним доменом – все польз-ли и клиенты входят в один домен.
Модель с одним главным доменом, кот.обеспеч.централизованнное администрир-е ользователей вместе с логической группировкой ресурсов по подразделениям.
Модель с несколькими главными доменами. Подходит для организаций с большим числом пользователей и центральной структурой управления. В этой модели обеспечивается централизованное администрирование с помощью 2-х или более главных доменов, а ресурсы распределены между доменами ресурсов.
Модель с полностью доверительными отношениями. Имеет смысл в относительно небольших организациях, которые переросли модель с одним доменом. С этой модели у каждого домена должны быть полностью доверительные отношения со всеми остальными доменами. (Рисунок)
Эталонная модель взаим-я стратегич.систем.
Открытая система – это система, взаимодействующая с другими системами в соответствии с принятыми стандартами. В процессе взаимодействия узлов различных вычислительных сетей их архитектура должна быть открытой, а сам процесс взаимодействия унифицирован и стандартизован. Задача согласованного взаимодействия различных ресурсов сети решается с помощью системы протоколов.
Под протоколом понимают систему формализованных правил, определяющих последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты разных узлов сети.
Компоненты, реализующие протоколы различных уровней и находящиеся в одном узле сети, взаимодействуют друг с другом по определенным правилам и в соответствии со стандартизованными форматами сообщения, которые называются интерфейсы.
При разработке сетевого оборудования реализуется 7 уровней вычислительных сетей.
Пользовательский процесс осуществляется 3-мя верхними уровнями программных средств: прикладным, представительным и сеансовым. Транспортный процесс осуществляется 4-мя нижними уровнями: транспортным, сетевым, канальным и физическим.Рассмотрим все 7 уровней.
Прикладной уровень поддерживает запрос пользователя при передаче и ответ при приёме.
Представительский уровень выражает в унифицированной форме смысловую форму сообщения пользователя.
Сеансовый уровень предназначен для управления сеансом связи. Он отвечает за очерёдность и синхронизацию передачи составляющих сообщения.
Транспортный уровень. При передаче сообщения сеансового уровня он делит его на пакеты ограниченного размера. При приёме сообщения сетевого уровня на транспортном уровне снова формируется первоначальное сообщение из набора пакетов.
Сетевой уровень. Реализует функции буферизации и … пакетов.
Канальный уровень осуществляет упаковку пакетов в кадры, или каналы.
Физический уровень обеспечивает физический путь сигналов от ПК к коммуникац.сети.
В серверах и рабочих станциях вычислит. сети используются все 7 уровней программной структуры, а в коммуникационном оборудовании – первые 3 уровня.
Общие принципы построения вычислительных сетей, их иерархия, архитектура.
Рассмотрим принципы организации сетей на базе технологий фирмы Microsoft. Если в распоряжении предприятия имеется хоть 2 компьютера с ОС типа Windows98 и Windows XP, то эти компьютеры могут быть объединены в одноранговую локальную сеть с помощью стандартных программных средств. Целесообразно объединять компьютеры в рабочие группы согласно организационной стр-ре предприятия. Например, рабочие места группы «финансы» - это ПК бухгалтерии, а «инженеринг» - это ПК в отделе проектирования.
Разные операционные системы устанавливаются потому, что в одноранговой сети каждый компьютер выполняет свою функцию, и его конфигурации определяются решаемыми на нём задачами. Например, ПК1 может быть маломощным и раб. в качестве клиента, а ПК3 – самый мощный в рассматриваемой конфигурации, поэтому он может использоваться для хранения информации, кот необходима пользователям постоянно. Архитектура ОС Windows XP позволяет эффективно использовать данный компьютер, т.е. ПК3 в качестве невыделенного сервера файлов. Параллельно ПК3 может выполн. ф-ии высокопроизводит. рабочей станции. В сетях, построенных в Windows антисервер, рабочие станции клиентных сетей подключается к выделенным серверам, а серверы группируются автономно. Определим домен как объединение 1 или неск серверов, обеспечивающих единую базу учёта пользователя, т.е. домен этой группы компьютеров использует общую БД и общую политику безопасности. Домен включает в себя компьютер, выполняющий роль осн. контролёра домена, роль резервного контролёра домена. Доменный метод организован упрощённой централизованной сетью. Можно использовать различные принципы выделен сети на домены:
по функц-му назначению:
отдел кадров
бухгалтерия
плановый отдел
администрация
по территориальному назначению. Настройка уровня доступа пользователей между разн. доменами наз установлен. доверит. отнош., кот могут быть односторонними и двухсторонними.
Существует неск. видов моделей доменного принципа:
модель с 1 доменом. В эту модель входят все серверы и клиенты в 1 домен.
модель с 1 главным доменом. Обеспечивает централизованное административное пользование вместе с логической группировкой ресурсов по подразделениям
модель с неск главными доменами подходит для организации с большим числом пользователей и централиз. структурой управления.
модель с полностью доверит. отнош. характерна для предприятий, кот переросли в модель с 1 доменом. В этой модели у кажд домена должны быть установлены полностью доверительные отношения со всеми остальными доменами.
В зависимости от вида ком-а сети подразделяются на 3 вида: локальная вычислительная сеть, территориальная и глобальная.
Локальная вычислительная сеть ограниченная сферой действия отдельной организации или одним подразделением. Расстояние м/д компьютерами не должно превышать несколько сот метров. В качестве каналов связи исп-ется витая пара, а для обслуживания магистральных потоков – оптико-волоконный кабель. Длина непрерывной витой пары не д/превышать 90м, если превышает возможно искажение индукции. Чем больше витков, тем меньше влияние магнитной индукции
Территориальная сеть объединяют ком-ры некоторого региона. Расстояние м/ду ком-ми сети могут достигать несколько сот км. Используется смешанная топология построения территориальных комп-ных сетей. В качестве каналов связи используется оптико-волоконные линии, спутниковая и радиосвязь. В качестве концентратов инф-ции используется маршрутизаторы. При связи ком-ов и связи м/д ними используется пакетный коммутатор.
Представляет собой совокупность 2-х или более ком-ов связанных кабельной или иной связью, имеющих общее коммутационное оборуд-ие, управляемое единой операционной системой или работающих по одним и тем же протоколам.
Простейшей компьютерной сетью явл соединение 2-х ком-ов одним кабелем ч/з последовательные порты ввода/вывода. Различают компьютерные сети одноранговые или с выделенным сервером. В одноранговой сети все ком-ы имеют одинаковый статус – статус-клиента. Инф-я хранится на многих ком-ах сети и использ-ся всеми комп-ами сети. Сеть с выделенным сервером имеет единственный центр хранения данных – сервер. В любой локальной сети может быть несколько видов серверов и несколько серверов одного вида.
Требования предъявляемые к вычислительным сетям:
1. надежность работы,
2. прозрачность сети – означает постоянный мониторинг состояние сети, анализ ее загруженности и поступление сигнальной инф-и о возникновении неполадок в различных сегментах сети,
3. возможность наращивания вычислительной мощности сети, увеличение ее пропускной способности и увеличение разнообразия услуг, предоставляемых сетью,
4. возможность реализации в сети различных технологии обработки: файл серверная технология, клиент-серверная технология,
5. обеспечение возможности модернизации отдельных сегментов сети и устранение неполадок ее работы.
6. обеспечение возможности работы различных операционных систем поддерживающих работу клиентских и серверных клиентов.
Назначение локальной и корпоративной вычислительных сетей.
См вопрос 1
Корпоративная сеть представляет собой объединение территориально удалённых локальных вычислительных сетей на базе использования магистральных каналов связи глобальных и региональных сетей с целью обмена данными между различными приложениями организациями (объединения, корпорации), в качестве которых выступают информационные ресурсы, программное обеспечение, технические устройства обработки данных и обеспечения коммуникаций.
(Рисунок)
ЛВС г (ф) – локальная вычислительная сеть головного предприятия (филиалов)
ГС – каналы связи глобальной сети
М - маршрутизаторы
РС – каналы связи региональной сети
Корпоративная сеть строится на базе организации с единой централизованной системой управления и имеющей в своей структуре удалённые филиалы или отделения. Основное назначение корпоративной сети состоит в обеспечении доступа удалённых пользователей к общим ресурсам сети.
Объединение ЛВ сетей в единую корпоративную среду осуществляется путём создания виртуальных каналов передачи данных, организуемых на базе магистральных каналов связи глобальных и региональных сетей с широкой полосой пропускания.
Технические средства компьютерных сетей, их топология.
Рассмотрим принципы организации сетей на базе технологий фирмы Microsoft. Если в распоряжении предприятия имеется хоть 2 компьютера с ОС типа Windows98 и Windows XP, то эти компьютеры могут быть объединены в одноранговую локальную сеть с помощью стандартных программных средств. Целесообразно объединять компьютеры в рабочие группы согласно организационной стр-ре предприятия. Например, рабочие места группы «финансы» - это ПК бухгалтерии, а «инженеринг» - это ПК в отделе проектирования.
Разные операционные системы устанавливаются потому, что в одноранговой сети каждый компьютер выполняет свою функцию, и его конфигурации определяются решаемыми на нём задачами. Например, ПК1 может быть маломощным и раб. в качестве клиента, а ПК3 – самый мощный в рассматриваемой конфигурации, поэтому он может использоваться для хранения информации, кот необходима пользователям постоянно. Архитектура ОС Windows XP позволяет эффективно использовать данный компьютер, т.е. ПК3 в качестве невыделенного сервера файлов. Параллельно ПК3 может выполн. ф-ии высокопроизводит. рабочей станции. В сетях, построенных в Windows антисервер, рабочие станции клиентных сетей подключается к выделенным серверам, а серверы группируются автономно.
Топологией сети называется конкретная физическая структура вычислительной сети. Она определяется различными способами соединения систем друг с другом. Общая шина. Узловая. Сетевая, или кольцеобразная. Древообразная, или иерархическая. Схемы.
В технические средства сети входят сетевые устройства и средства коммуникации.
Функция предоставления ресурсов сети выполняется сервером.
Различают файл-серверы, серверы БД и серверы периферийных устройств.
Функция потребления ресурсов сети осуществляется ПК-клиентами или рабочими станциями.
Функция коммутации осуществляется различным коммуникационным оборудованием и линиями связи.
Звезда (каждый сервер присоед. к отдельному кабелю) явл самой быстродействующей, т.к. обрыв одного канала связи не влияет на работоспособность остальных сегментов сети. Быстродействие обеспечивается работой каждого клиента собственным каналом связи. Недостатки перерасход кабеля.
Ehternet. Комп. присоед. к общей общую шину (магистральный канал). Преимущество: экономия кабеля, простота монтажа сети. Недостатки: выход из строя магистрального канала приводит к неработоспособности всей сети, окружающая среда не должна содержать металлосодержащего материала.
Кольцевая. Преимущество: простота монтажа сети, экономия кабеля, инф-ция передается пакетами, относительно высокая надежность (передача инф-ции передается по часовой и против часовой стрелке), Недостатки: сложность настройки программного обеспечения.
Кабели - данные по кабелю передаются в виде пакетов, пересылающихся с одного сетевого устройства на другое. Существует несколько типов кабелей, каждый из которых имеет свои преимущества (витая пара, тонкий и толстый коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель). Для защиты от неизбежных помех используют экранированный тонкий коаксиальный кабель и витая пара. На концы кабеля насаживаются разъемы, их называют коннекторами.
Серверы – сервер в сети клиент/сервер представляет собой ПК с жестким диском большой емкости, на котором можно хранить приложения и файлы, доступные для других ПК в сети. Сервер может также управлять доступом к периферийным устройствам (таким как принтеры) и используется для выполнения сетевой операционной системы.
Сетевые интерфейсные платы – сетевые интерфейсные платы устанавливаются на настольных и портативных ПК. Они служат для взаимодействия с другими устройствами в локальной сети. Существует целый спектр сетевых плат для различных ПК, имеющих определенные требования требованиям к производительности. Характеризуются по скорости передачи данных и способах подключения к сети.
Концентраторы – при применении концентратора все пользователи делят между собой полосу пропускания сети. Пакет, принимаемый по одному из портов концентратора, рассылается во все другие порты, которые анализируют этот пакет (предназначен он для них или нет). При небольшом числе пользователей такая система превосходно работает. Между тем в случае увеличения числа пользователей начинает сказываться конкуренция за полосу пропускания, что замедляет трафик в локальной сети. Кроме того, концентраторы служат центральной точкой для подключения кабелей, изменения конфигурации, поиска неисправностей и централизованного управления, упрощая выполнение всех этих операций.
Коммутаторы – многопортовое устройство, обеспечивающее высокоскоростную коммутацию пакетов между портами. Коммутатор предоставляет каждому устройству (серверу, ПК или концентратору), подключенному к одному из его портов, всю полосу пропускания сети. Т.е. данные принимаются только тем компом, на который они посланы. Это повышает производительность и уменьшает время отклика сети за счет сокращения числа пользователей на сегмент.
Маршрутизаторы – Маршрутизаторы могут выполнять следующие простые функции: подключение локальных сетей к территориально-распределенным сетям, соединение нескольких локальных сетей. Кроме того, маршрутизаторы позволяют эффективно управлять трафиком широковещательной рассылки, обеспечивая передачу данных только в нужные порты.
Серверы удаленного доступа – это устройство позволяет нескольким пользователям подключаться к сети по телефонной линии (набирая один телефонный номер) и обращаться к сетевым ресурсам, как и при работе в офисе. Кроме того, такие серверы могут предусматривать защиту от несанкционированного доступа пользователей.
Модемы – Модемы позволяют пользователям ПК обмениваться информацией и подключаться к Internet по обычным телефонным линиям. Модем модулирует цифровые сигналы, поступающие от ПК, в аналоговые сигналы, передаваемые по телефонной сети общего пользования, а другой модем демодулирует эти сигналы на приемном конце, снова преобразуя их в цифровую форму. Модем поддерживает в каждый момент только одно соединение.
Цели и задачи телекоммуникаций. Типы систем передачи данных.
К коммуникац. оборудованию относ: манерутизаторы, концентраторы, трансиверы, мосты, шлюзы. Телекоммуникация- это вычисл сети, работ-е на большие расстояния и предназначенные для передачи больших объемов различн. Видов инф-и.Осн задача сист передачи данных закл в организации быстрой и надежн передачи инф-и произвольн абонентов сети, и в сокращен затрат на передачу данных.При использ некоммутированных каналов вязи ср-ва приема передачи, аппанентскую и компьютера постоянно соедин между собой, т.е. находятся в режиме Онлайн, в противн случае в режиме Офлайн.Рассм способы коммуникации:1.Коммутация каналов. Аппанент посылает в канал связи заданный набор символов и таким обр устанавл связь с другими аппанентами.2.Коммутация сообщений. Пступающая на узел связи информация передается в память узла связи, после чего анализируется адрес получателя. В зависимости от занятости канала сообщение передается в память соседнего узла или становится в очередь для последующей передачи.3.Коммутация пакетов. Сообщение разбивается на пакеты фиксируем длинны, которые передаются последовательно.
Программные средства компьютерной сети.
программное обеспечение, включает сетевую операционную систему и сетевое ПО управления.
Сетевая операционная система – это программное обеспечение, применяемое на каждом подключенном к сети ПК. Оно осуществляет управление и координирует доступ к сетевым ресурсам. Сетевая ОС отвечает за маршрутизацию сообщений в сети, разрешение конфликтов при конкуренции за сетевые устройства и работу с операционной системой ПК, например Windows 95, Windows 98, Windows NT, Windows 2000, Windows XP, UNIX, Macintosh или OS/2.
Сетевая ОС обеспечивает совместную работу с файлами и приложениями. Такие ресурсы, находящиеся на одной рабочей станции, могут совместно использоваться, передаваться или изменяться с другой рабочей станции. Основная часть сетевой ОС находится на сетевом сервере, а другие ее компоненты функционируют на всех рабочих станциях сети.
Сетевая операционная система распознает все устройства в сети и управляет приоритетным доступом к совместно используемым периферийным устройствам, если несколько рабочих станций пытаются работать с ними одновременно. Сетевая ОС выполняет роль регулировщика трафика, предоставляет сервис каталога, обеспечивает контроль полномочий в системе защиты и реализует функции управления сетью.
Программное обеспечение управления сетью. ПО управления сетью играет все более важную роль в мониторинге, управлении и защите сети. Она обеспечивает упреждающий контроль, что дает возможность избежать простоя сети и возникновения в ней "узких мест", снизить совокупную стоимость владения сетью. С управляющей рабочей станции или через World Wide Web администраторы сети могут отслеживать закономерности в трафике, выявлять тенденции, приводящие к перегрузке сегмента, отслеживать и устранять проблемы, изменять конфигурацию сети для максимального увеличения ее производительности.
Эталонная модель взаимодействия открытых систем (OSI - Open Systems Interconnection).
Эталонная модель OSI, иногда называемая стеком OSI представляет собой 7-уровневую сетевую иерархию разработанную Международной организацией по стандартам. Эта модель содержит в себе по сути 2 различных модели:
горизонтальную модель на базе протоколов, обеспечивающую механизм взаимодействия программ и процессов на различных машинах
вертикальную модель на основе услуг, обеспечиваемых соседними уровнями друг другу на одной машине
В горизонтальной модели двум программам требуется общий протокол для обмена данными. В вертикальной - соседние уровни обмениваются данными с использованием интерфейсов API.
Особенности создания и функционирования автоматизированных рабочих мест (АРМ) как рабочих станций сети.
По определениюАвтоматизированное рабочее место - в локальных вычислительных сетях - узел ЛВС, пригодный для работы пользователя в интерактивном режиме. А интерактивный режим, это то же самое, что иДиалоговый режим - способ взаимодействия пользователя или оператора с ЭВМ, при котором происходит непосредственный и двухсторонний обмен информацией, командами или инструкциями между человеком и ЭВМ. Диалоговый режим подразумевает такую скорость обработки данных, которая не сказывается на технологии действий пользователя. Различают активные и пассивные диалоговые режимы.
Активный диалог - режим взаимодействия пользователя и программной системы, который характеризуется равноправием его участников. Обычно для организации активного диалога используются директивные (командные) языки, или языки, близкие к естественным.
Пассивный диалог - режим взаимодействия пользователя и программной системы, инициатива ведения которого принадлежит программной системе. При этом программная система ведет за собой пользователя, требуя от него в точках ветвления вычислительного процесса дополнительную информацию, необходимую для принятия заложенных в алгоритм решений. В пассивном диалоге программная система обеспечивает пользователя информационными сообщениями и подсказками, облегчающими использование диалоговой системы. Запросы к пользователю строятся обычно либо в виде меню, либо в виде шаблонов.
Тема 7. Глобальные сети
Организация работы пользователя в сети Интернет.
Подключение пользователя к сети Интернет осуществляется через специальную организацию, называемую провайдером или поставщиком услуг Интернет.
Провайдер предоставляет необходимое ПО, адрес эл. почты, доступ к другим серверам Интернета.
Для подключения компьютера к Интернет необходимо установить имя пользователя, пароль, номер телефона провайдера, а также IP-адреса.
В зависимости от своих возможностей пользователь выбирает один из способов доступа в Интернет:
Удалённый доступ по коммутированной телефонной линии.
Прямой доступ по выделенному каналу.
Схемы.
Для того, чтобы подключиться к сети Интернет новой машине или новой сети администратора, необходимо сделать следующее:
1. Получить уникальный сетевой IP адрес и сконфигурировать машины сети для пользования данными IP адресом, т.е. образовать домен.
2. Определить характер взаимодействия с Интернет, т.е. установить необходимые технич и программные средства в частности необходимые шлюзовые программы, обеспечивающие маршрутизацию и получить от фирмы-поставщика необходимые каналы и тарифы их пользования.
3. В зависимости от своих возможностей, выбираем способ доступа в Интернет
*удаленный доступ по коммутируемой тел линии:
*по выделенному каналу связи:
1-ый способ дешевле, но нужно дозвониться до узла провайдера, невысокая скорость обмена информацией и невысокое качество связи.
2-ой способ эффективнее, но дороже.
Назначение, возможности и структура сети Интернет.
Международная компьютерная сеть Интернет – это глобальная сеть сетей, взаимосвязанных протоколом TCP/IP и другими информационными протоколами.
Интернет создана и функционирует в результате сотрудничества многих частных, общественных, правительственных и промышленных компьютерных сетей, взаимодействующих таким образом, что постоянно поддерживается целостная коммуникационная инфраструктура. Задача согласованного взаимодействия различных ресурсов сети решается с помощью системы протоколов. Протокол - система формализованных правил, определяющих последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты разных узлов сети. Основные протоколы Интернет:
TCP – Transmission Control protocol – это коммуникационный протокол транспортного уровня;
IP – протокол, относящийся к сетевому. Протокол TCP – протокол управления передачей, осуществляет контроль целостностью данных в процессе передачи. IP-протокол контролирует перемещение данных по Интернет. Протокол ТСР разбивает передаваемую информацию на порции и затем формирует их.
С помощью протокола IP все части передаются получателю.
Далее с помощью протокола ТСР проверяется, все ли части получены.
При получении всех порций протокол ТСР располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое. Административное управление системой корневой зоны Интернет осуществляется правительством США. Необходимо различать 2 категории сетей, которые могут подключаться к Интернет и взаимодействовать с другими частями сети Интернет:
Вход в Интернет на основе единых технологии и правил:
Реализация полного набора протокола.
Регистрация сетевых адресов Интернет.
Предоставление своих ресурсов другим пользователям Интернет.
Сети, где вход в Интернет или подключение к какому-либо шлюзу Интернет осуществляется таким образом, что между этими сетями можно вести обмен, например, по электронной почте. Однако эти сети могут отличаться по своим протоколам от TCP/IP и могут не обеспечивать доступ к своим ресурсам.
Общими для всех сетей Интернета является:
Универсальное адресное пространство сети Интернет.
Набор коммуникационных протоколов TCP/IP.
Шлюзы и технологии межсетевой маршрутизации сообщений.
Шлюз – это устройство, дающее возможность абоненту отправлять сообщение в сети, не работающие с протоколами TCP/IP.
Концентратор – это устройство, объединяющее отдельные части сети.
Коммутатор – разделяет сети на отдельные логические элементы и осуществляет упорядочение обмена информации между ними.
Мост – устройство для связи отдельных частей сети.
Маршрутизатор – коммуникационное устройство, объединяющее ЛВС в корпоративные сети.
Сегодня проект “интернет-2” представляет собой альтернативную частную сеть, которая, фактически, является вторым поколением привычного нам интернета. Когда “интернет-2” заработает в полную силу, он будет в 100 раз быстрее нынешнего интернета. Сейчас участники проекта “интернет-2” работают над созданием и отладкой новых приложений, использующих столь мощные средства связи.
В основу сети «интернет-2» положен новый протокол IPv6. Его разработки начались еще в 1992 году. В 1996 году ряд крупных телекоммуникационных корпораций совместно с правительством США организовали проект "интернет-2", в задачи которого входила практическая реализация сети нового поколения. И уже в 1998 году первый "отрезок" этой сети был запущен в эксплуатацию. С его помощью были соединены более 100 самых крупных университетов, разбросанных по всей территории США. С тех пор «интернет-2» постоянно развивается. Причем в 2003 году многие компании, занимающиеся производством телекоммуникационного оборудования, начали массовый выпуск устройств с поддержкой протокола IPv6.
Первоначально «интернет-2» использовался для проведения видеоконференций, совещаний и научных симпозиумов. Следующим шагом стали интерактивные лекции, то есть "телемосты" между аудиториями различных университетов, в одном из которых находился преподаватель, а в другом - студенты. Фактически, это позволяет профессорам проводить занятия в различных учебных заведениях. Причем может быть даже такое, что преподаватель читает лекцию сразу же для нескольких учебных групп из разных концов страны. Сегодня в список потенциальных возможностей «интернет-2» входит удаленное управление телескопами обсерватории и обратной передача полученной ими информации, дистанционное проведение различных экспериментов и т.п. Не за горами тот момент, когда с помощью сети «интернет-2» будут проводиться удаленные операции, в которых пациент лежит на столе в одном городе, а хирург находится в другом. Кроме того, область возможного применения очень сильно вырастет с коммерциализацией «интернет-2». Здесь наверняка появятся виртуальные кинотеатры и альтернативные каналы телевещания, различные онлайновые игры и интерактивные шоу, уникальные торговые витрины и многое другое.
Протокол IPv6 существенно отличается от своего предшественника. Самым заметным различием стала система адресации. Теперь IP-адреса состоят не из 4, а из 16 байт. Кроме того, многие корпоративные локальные сети могут отказаться от принципа выхода в глобальную сеть через один шлюзовой компьютер, что позволит каждому сотруднику иметь канал с более высокой скоростью связи. Другие изменения коснулись формата передаваемых пакетов, а также алгоритмов их обработки. Так, например, в IPv6 удалось избавиться от фрагментации пакетов. Для этого два компьютера, устанавливающие связь друг с другом, перед передачей данных определяют максимально допустимый размер пакета (он зависит от маршрутизаторов на пути между ними) и в дальнейшем используют именно его. Кроме того, в IPv6 было внесено еще несколько подобных изменений, оптимизирующих скорость передачи информации.
При создании «интернет-2» особое внимание было оказано мультимедиа-технология. В частности, в IPv6 была реализована поддержка мультикастинга, то есть широковещательной передачи данных. Это можно назвать знаковым отличием сети «интернет-2» от обычного интернета. В привычной нам глобальной сети были радиостанции и телевизионные каналы. Однако они никогда не оказывались достаточно массовыми, чтобы сравниться с обычными, традиционными СМИ. Причем проблема заключалась именно в технической реализации радио и телевещания. Ведь для отправки, например, 128-битного потока сервер должен был установить канал связи с каждым клиентом и передавать всем подключившимся абсолютно одинаковые данные. В сети же «интернет-2» данные могут по одному каналу передаваться сразу целой группе абонентов. Так что мультикастинг вместе с некоторыми другими особенностями протокола IPv6 позволяет вести речь о полноценном качественном теле- и радиовещании, полноценных телеконференциях, нормальной телефонии (без пропадания слов, "кваканья" и прочих прелестей VoIP).
Но «интернет-2» отличается от простого интернета не только новым протоколом IPv6. Это совершенно другая сеть с другими физическими каналами связи. И основной этой сети послужила специально проложенная магистраль Abilence с пропускной способностью 10 Гбит/сек. Причем эта магистраль практически не имеет "узких" мест, поскольку все сетевое оборудование, обслуживающее ее, действительно способно работать с такими объемами информации. Подключение к «интернет-2» осуществляется через специальные точки присутствия - gigapops. Стоит отметить, что минимальная скорость подключения составляет 100 Мбит/с.
Несмотря на широкие возможности интернета нового поколения, на пути его развития существует немало препятствий. Самым главным из них является нежелание корпоративных пользователей подключаться к новой сети. На сегодняшний момент большинству из из них хватает и существующих мощностей. Кроме того, переход на «интернет-2» связан с немалыми затратами, т.к. для поддержки нового протокола IPv6 придется менять сетевое оборудование. А это связано как с прямыми затратами (покупка оборудования, обучение персонала и т.п.), так и с косвенными (неизбежное уменьшение производительности сотрудников на время настройки сети, риск возможных осложнений и т.п.). Вместе с тем, домашним пользователям «интернет-2» вообще пока остается недоступным.

Назначение, структура и характеристика корпоративной компьютерной сети.
См вопрос 4 тема 6
Основные сервисы и технологии сети Интернет. Основы работы сервисов WWW и E-mail.
Основными сервисами в сети Интернет являются: всемирная паутина (WWW) или поиск информации, эл.почта (e-mail), FTP-система, новости(конференции), IRC,ICQ-сервисы, служебные сервисы – Telnet, Ping, Whois, Finger.
Поиск информации осуществляется системой поиска в WWW по рес-м Интернета. Поиск ведется по ключевым словам. При этом возможно указание различных масок или шаблонов типа *, ? и логических ф-ий поиска :
поиск документов(страниц), содержащих любое из заданных ключевых слов или фраз
поиск док-в, сод.несколько ключевых слов или фраз.
причем ключевые слова могут содержаться как в именах файлов, так и отражать их смысловое сод-е. По способу организации поиска и предоставляемым возможностям все ср-ва поиска делятся на: каталоги и специализ.БД, поисковые и метапоисковые системы. Поиск подразделяется на: естественно-языковой(простой), строгий(с языком запросов), расширенный и специальный.
Программы просмотра ресурсов Интернета(вывода искомых стр.на экран ПК) называются браузерами. Экран браузера вкл.след.эл-ты: строка меню(команды и инструментальные кнопки), панель избранное(часто исп.ссылки), поле адреса(локатор – адреса страниц), окно, в которое загруж-ся страницы, строка состояния (фиксир.действия браузера), индикаторы в строке состояния(инф.о ходе текущих процессов). Браузер может работать в сети или автономно вне И-нета. Его работа всегда начинается с вывода на экран нек.фиксированной страницы, наз.Дом.стр.
Эл.почта позволяет посылать сообщения, получать их, а также писать письма корреспондентам и отвечать на их письма, проводить телеконференции и дискуссии, добавлять к сообщениям файлы любых видов, добавлять в текст сообщения графические и звуковые объекты, запоминать в адресной книге большое кол-во e-mail адресов и исп-ть их для отправки сообщ-й, авт.проверять орфографию и грамматику сообщ-я перед отправкой, упр-ть приоритетом отправления сообщ-й, дешифрировать сообщ-я, полученные в разл.киррилических кодировках. Ип-ет протоколы SMTP(передача сообщ-й между адресатами инета), POP(обеспеч-е конечн.п-лю доступ к пришедшим эл.сообщ-ям) , IMAP(воз-ть работать с письмами непоср-но на сервере провайдера и экономить сремя работы в инете). Каждому абоненту назначается электронный адрес, представляющий нек.аналог почтового адреса. Адрес почты в общем случае имеет вид: HYPERLINK "mailto:bibl@vzfei.ru" bibl@vzfei.ru
Административное устройство сети Интернет. Адресация и основные протоколы Интернет.
Маршрутизация – это доставка пакетов сети, осуществляемая с помощью коммуникационных узлов, которые могут быть выполнены аппаратно или являются программами на компьютерах.
Основной функцией коммуникационных узлов является выбор оптимального маршрута для доставки пакета получателю.
Каждый коммуникационный узел имеет связи далеко не со всеми коммуникационными узлами и в его функции входит определение следующего узла маршрута, который позволит наилучшим образом приблизить пакет к пункту назначения.
Каждый пакет в сети должен иметь адрес получателя и адрес отправителя.
В коммуникационном узле проверяется адрес получателя пакета и на его основании определяется оптимальный путь посылки пакета к месту назначения.
В каждом коммуникационном узле строятся внутренние таблицы, в которых записывается местоположение и все возможные маршруты по всем зарегистрированным сетям.
Маршрут включает все коммуникационные узлы на пути к пункту назначения.
Используя эти таблицы, маршрутизатор вычисляет кратчайший путь к месту назначения, а в случае сбоя на машине ищет другой путь. Основные протоколы Интернет:
TCP – Transmission Control protocol – это коммуникационный протокол транспортного уровня; протокол управления передачей, осуществляет контроль целостностью данных в процессе передачи.
IP – протокол, относящийся к сетевому, контролирует перемещение данных по Интернет. Протокол ТСР разбивает передаваемую информацию на порции и послед-но нумерует их. С помощью протокола IP все части передаются получателю. Он гарантирует, что коммуникационный узел определит наилучший путь доставки пакета. Далее с помощью протокола ТСР проверяется, все ли части получены. При получении всех порций протокол ТСР располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое. Протоколы TCP/IP являются протоколами нижнего уровня модели открытых систем (OSI). Кроме них существует целый ряд протоколов более высокого уровня, которые отвечают за передачу и обработку данных определённого назначения.
Протокол НТТР – это протокол передачи гипертекста при пересылке страниц с одного компьютера на другой. FTP – протокол передачи файлов со специального файлового сервера на компьютер пользователя. POP (post office protocol) – это стандартный протокол почтового соединения. SMTP – набор правил для передачи почты. TELNET – протокол удалённого доступа. Web-узел – это собрание страниц, доступных на сервере. www – веб-сервер или «мировая паутина». Адресами служат имена доменов. В настоящее время существует сеть доменов первого уровня:
Com – коммерция
Int – международные организации
Edu – образование
Gov – правительство США
Mil – минобороны США
Net – сетевые организации
Org – некоммерческие организации
Кроме того, более 200 двухбуквенных доменов первого уровня соответствует различным странам.
Домен второго уровня – это уникальное имя, под которым регистрируется узел Интернета.
Основным средством представления документов в www является язык HTML (язык гипертекстовой разметки).
Интранет – результат применения Интернет-технологий в корпоративных сетях.
Основными преимуществами интра-сетей являются:
Быстрое подключение к Интернету. Широкое распространение информации. защищённость от несанкционированного доступа.
URL – универсальный указатель ресурса. Он включает не только имя документа, но и полное его описание. Существует также ряд протоколов, делающих возможными коммуникации через Интернет.
Например, РРР – протокол двухточечной связи. Он предназначен для передачи пакетов через последовательные телефонные каналы.
Тема 8. Защита информации
Понятие безопасности компьютерной информации. Объекты и элементы защиты данных в компьютерных системах.
Под информационной безопасностью РФ понимается состояние защищённости её национальных интересов и информационной сфере, определяющей совокупность интересов личности, общества и государства. В частности, среди основных задач, кои необходимо решить в области безопасности является обеспечение эффективного функционирования электронного бизнеса:
Юридическое оформление договоров в электронном виде.
Взаимодействие с клиентами, в том числе заказ товаров и услуг
Доставка товаров и услуг потребителю
Система расчетов за товары и услуги.
Управление предприятием.
Кредитование организаций и предприятий.
Основные проблемы защиты информации.
Под понятием защиты информации подразумевается совокупность методов, средств и мероприятий, предназначенных для недопущения, искажении, уничтожения или несанкционированного использования данных. Под несанкционированными доступом понимается использование информации лицом, не имеющим на это право. Для борьбы с этим применяется система паролей или шифрования информации
Попытка нарушения информационной безопасности называется угрозой. Различают угрозы случайные и преднамеренные. Пассивные угрозы, направленные на несанкционированное использование информационных ресурсов, не оказывают влияние на функционирование. (Прослушивание каналов)
Активная угроза имеет целью нарушение процесса функционирования в информационной системе.
Путём целенаправленного воздействия на аппаратные, программные и информационные ресурсы осуществляется подобное нарушение.
Объектами защиты информации могут быть:
ПК и рабочие станции компьютерной сети.
Узлы связи.
Хранилища носителей информации.
Средства документирования информации.
Сетевое оборудование и внешние каналы связи.
Накопители и носители информации.
При создании систем защиты информации используются различные комплексы средств:
Организационно-распорядительные. Заключаются в регламентации доступа к информационным и вычислительным ресурсам.
Технические. Включают: установки физической преграды (кодовые замки, охранная сигнализация);
экранирование помещения для ограничения электромагнитного излучения;
использование индивидуальных средств защиты аппаратуры.
Программно-аппаратные. Используются для защиты информации компьютера и компьютерных сетей. Они осуществляют ограничение и контроль доступа к ресурсам, анализ и регистрацию протекающих процессов и пользователе; криптографическую защиту информации, идентификацию и аутентификацию пользователей.
Технологические. Встраиваются технологические процессы обработки информации: создание активных копий; Регистрация пользователей в журналах; Разработка специальных инструкций по выполнению всех технологических процедур.
Правовые и морально-этические. Законы и нормативные акты, ответственность сроком до 5 лет.
Под угрозой безопасности инф-и понимается действие или событие, кот может привести к разрушению, искажению или несанкционированному использованию информационных ресурсов, включая хранимую, передаваемую и обрабатываемую инф-ю, а так же программные и аппаратные средства.
Угроза
Пассивная- несанкцианирован использование инф-и, не оказывает влияние на функционирование.
Активная- имеет целью нарушение норм процесса функционирования путем воздействия на аппаратные, программные и инф-ые ресурсы. Объектами защиты данных могут быть компьютеры, технич., програмн и информац ср-ва.
Надежная защита информации в разрабатываемых и функционирующих системах обработки данных может быть эффективной, если она будет надежной на всех объектах и во всех элементах системы, которые могут быть подвергнуты угрозам.
Под объектом защиты понимается такой структурный компонент системы, в котором находится или может находится подлежащая защите информация, а под элементом защиты- совокупность данных, которая может содержать подлежащие защите сведения.
В качестве объектов защиты информации в системах обработки данных можно выделить следующие:
*терминалы пользователей (ПК, рабочие станции сети);
*терминал администратора сети или групповой абонентский узел;
*узел связи;
*средства отображения информации;
*средства документирования информации;
*машинный зал (компьютерный или дисплейный) и хранилище носителей информации;
*внешние каналы связи и сетевое оборудование;
*накопители и носители информации.
В качестве элементов защиты выступают блоки (порции, массивы, потоки и др.) информации в объектах защиты, в частности:
*данные и программы в основной памяти компьютера;
*данные и программы на внешнем машинном носителе (гибком и жестком дисках);
*данные, отображаемые на экране монитора;
*данные, выводимые на принтер при автономном и сетевом использовании ПК;
*пакеты данных, передаваемые по каналам связи;
*данные, размножаемые (тиражируемые) с помощью копировально- множительного оборудования;
*отходы обработки информации в виде бумажных и магнитных носителей;
*журналы назначения паролей и приоритетов зарегистрированным пользователям;
*служебные инструкции по работе с комплексами задач;
*архивы данных и программного обеспечения и др.
Компьютерные вирусы. Средства и приёмы обеспечения защиты информации от вирусов.
Компьютерным вирусом называют небольшую по размерам программу, способную присоединяться к другим программам и выполнять нежелательные для пользователя действия.
Жизненный цикл вируса состоит из: Внедрение. Инкубационный период. Репродуцирование. Деструкции.
К признакам появления вируса можно отнести: Замедление работы ПК. Невозможность загрузки ОС.
Частые зависания и сбои в работе ПК. Уменьшение объёма свободной оперативной памяти. Разрушение файловой структуры. Классификация компьютерных вирусов по принципам: Среда обитания. ОС. Особенности алгоритма. Деструктивные возможности. В зависимости от среды обитания вирусы делятся на: загрузочные, файловые, системные, сетевые, макровирусы, а также их комбинации. Загрузочные – загрузочный сектор диска. Файловые – внедряются в исполненные файлы. Системные – протекают в системных модулях. Сетевые – используют протоколы сетей и эл.почту. Макровирусы поражают документы, таблицы и презентации. ОС – поражают ОС. По особенностям алгоритма разделяются на:
Резидентные – оставляют в памяти ПК свою резидентную часть, которая затем перехватывает обращение ОС к другим объектам.
Нерезидентные – используют специальные методы для маскировки своего присутствия.
Невидимки – приводят к переполнению основной памяти.
Репликаторные – создают копии, отличающиеся от оригинала.
Программы-мутанты – не заражают операционную память и являются активными ограниченное время.
По деструктивным действиям: Безвредные. Неопасные. Опасные. Разрушительные.
Системы антивирусной защиты.
В целом антивирусная система ПК включает несколько элементов: Сканер с графическим интерфейсом.
Сканер с интерфейсом командной строки. Резидентный сторож. Почтовый сторож. Планировщик заданий.
Модуль обновления.
Антивирусный сканер проверяет носители информации на наличие вирусов, обнаруживает и обезвреживает вирусы в оперативной памяти компьютера, на дисках и в электронной почте.
Резидентный сторож оповещает пользователя при обнаружении инфицирования или подозрительных файлов.
Почтовый сторож проводит проверку входящих и исходящих сообщений Эл.почты.
Планировщик заданий позволяет автоматизировать запуск программ, входящих в состав антивирусника.
Модуль обновления предназначен для получения дополнений антивирусных баз, новых версий программных компонентов.
Комп вирус- специально написанная, небольшая по размерам программа, вызывающая нарушения нормального выполнения различных программ пользователя, порчу файлов, создающая различные помехи при работе ПК.
Комп вирус может нарушить работу всей ЭВМ или работу ее операционной системы, нарушить работу отдельных программ пользователя.
Антивирусы:
-нортон
-Касперского
-Доктор WEB
В основе работы большинства антивирусных программ лежит принцип поиска сигнатуры вирусов. Вирусная сигнатура-это некоторая уникальная характеристика вирусной программы, которая выдает присутствие вируса в компьютерной системе. Обычно в антивирусные программы входит периодически обновляемая база данных сигнатур вирусов. Антивирусная программа просматривает компьютерную систему, проводя сравнение и отыскивая соответствие с сигнатурами в базе данных. Когда программа находит соответствие, она пытается вычислить обнаруженный вирус.
По методу работы антивирусные программы подразделяются на:
-фильтры- постоянно находятся в оперативной памяти, являясь резидентными, и перехватывают все запросы к операционной системе на выполнение дополнительных действий, т.е. операций, используемых вирусами для своего размножения и порчи информационных и программных ресурсов в компьютере, в том числе для переформатирования жесткого диска.
-ревизоры- запоминают исходное состояние программ, каталогов и системных областей диска, когда компьютер еще не был заражен вирусом, а затем периодически сравнивают текущее состояние с исходным. При выявлении несоответствий сообщение об этом выдается пользователю.
-доктора- обнаруживают и “лечат” зараженные программы или диски, “выкусывая” из зараженных программ тело вируса.
-детекторы- позволяют обнаружить файлы, зараженные одним или несколькими известными разработчикам программ вирусами.
-вакцины- они модифицируют программы и диски таким образом, что это не отражается на работе программ, но вирус от которого производится вакцинация, считает их уже зараженными и не внедряется в них и др.
Криптографический метод защиты информации.
Современная криптография рассматривает следующие проблемы безопасности:
Обеспечение конфиденциальности – защита от ознакомления. Обеспечение целостности – гарантия невозможности несанкционированного изменения информации. Обеспечение аутентификации – заключается в подтверждение подлинности сторон (идентификации), а также информации в процессе информационного взаимодействия. Обеспечение невозможности отказа от авторства – предотвращение отказа субъектов от совершенных ими действий. Сущность криптографических методов заключается в следующем: Для предотвращения несанкционированного доступа сообщение зашифровывается, преобразуется в шифрограмму или в закрытый текст. Когда же санкционированный пользователь получает сообщение, он дешифрует или раскрывает его посредством обратного преобразования криптограммы, вследствие чего получается исходный открытый текст. Методам преобразования в криптограф. соответствует использование специального алгоритма. Его действие запускается шифрующим ключом. Шифрование может быть симметричным и асимметричным. Первое(С) основывается на использовании одного и того же секретного ключа для шифрования и дешифрования. Второе(АС) характеризуется тем, что для шифрования используется один ключ, являющийся общедоступным, а для дешифрования – второй, секретный. При этом знание первого ключа не позволяет узнать второй. Кроме того, используется механизм цифровой подписи, который основывается на алгоритмах ассиметричного шифрования и содержит 2 процедуры: Формирование подписи отправителем. Её опознание получателем.
При шифровании используется секретный ключ отправителя, а при дешифровании – общедоступный.
Механизмы управления маршрутизации обеспечивают выбор движения маршрутов информации по коммуникационным сетям таким образом, чтобы обеспечить передачу секретных сведений и исключить передачу по небезопасным и физически ненадёжным каналам. Механизмы обеспечения целостности данных. Применяются как к целому блоку, так и к потоку данных. Целостность блока является необходимым, но не достаточным условием целостности потока. Целостность блока обеспечивается выполнением взаимосвязанных процедур шифрования и дешифрования отправителем и получателем.
Отправитель дополняет передаваемый блок криптографической суммой, а получатель сравнивает её с криптографическим значением, соответствующим принятому блоку. Несовпадение соответствует искажению информации в блоке. Также различаю одностороннюю и взаимную аутентификацию.
В первом случае один из взаимодействующих объектов проверяет подлинность другого. В другом случае проверка является взаимной. Компоненты системы безопасности.(Рисунок)
ВХОД
ЛАБ ?----------?ППП?--------?ДУЗ
МБ ЖА БУЗ
ЛАБ – локальный администратор безопасности
МБ – монитор безопасности
ЖА – журнал аудита
ППП – пакет проверки подлинности
ДУЗ – диспетчер учётных записей
БУЗ – база учётных записей
Таким образом, архитектура программных средств защиты информации включает: Контроль информации, в том числе контроль регистрации вхождения в систему и фиксацию в системном журнале. Реакцию, в том числе звуковую, на нарушение системы защиты контроля доступа к ресурсам сети. Контроль защищённости ОС. Контроль мандатов доступа. Проверка и подтверждение правильности функционирования технического и программного обеспечения.
Криптография - об обеспечении секретности или подлинности передаваемых сообщений.
Сущность криптографических методов заключ в следующем:
Санкционированный пользователь получает сообщение, он дешифрует его посредством обратного преобразования криптограммы, при этом получается исходный открытый текст.
Методом преобразования в криптограф системе соот-ет использование спец алгоритма, т.е. использование шифрующего ключа.
Шифрование может быть симметричным и ассиметричным.
Симметричн основывается на использ одного и того же секретного ключа для информирования и деформирования.
Асиметричн характеризуется тем, что для информирования использ один ключ, явл общественнодоступным, а для дешифрования- другой, явл секретным.
При этом знание общедоступн ключа не позволяет определить секретный ключ.
Криптографическое преобразование- один из наиболее зффективных методов, резко повышающих безопасность:
-передачи данных в компьютерных сетях;
-данных, хранящихся в удаленных устройствах памяти;
-информации при обмене между удаленными обьектами.
Ключ- это изменяемая часть криптографической системы, хранящаяся в тайне и определяющая, какое шифрующее преобразование из возможных выполняется в данном случае.
К методам криптографического преобразования применимы следующие требования:
*метод должен быть достаточно устойчивым к попыткам раскрытия исходного текста на основе зашифрованного;
*обмен ключа не должен быть труден для запоминания;
*затраты на защитные преобразования должны быть приемлемы при заданном уровне сохранности информации;
*ошибки в шифровании не должны приводить к явной потере информации;
*длина зашифрованного текста не должна превышать длину исходного текста.