56330

Информационные технологии. Программное обеспечение и базы данных

Книга

Информатика, кибернетика и программирование

Обмен информацией, ее обработка и хранение — одна из важнейших задач, которую решает человечество. Информатизация общества привела к фундаментальным изменениям в занятости, организационных структурах и стиле жизни людей. Наступила эра информационного общества.

Русский

2015-01-15

1.52 MB

30 чел.

Оглавление

[1] Оглавление

[2] 1. Предмет и основные понятия информационных технологий

[2.1] 1.1. Информатизация, информационное общество
и информационная культура

[2.2] 1.2 Компьютерные информационные технологии и их классификация

[2.3] 1.3 Роль информатизации в современном обществе

[2.4] 1.4 Информатика как наука

[2.5] 1.5 Основные понятия информатики

[2.6] 1.6 Информация: свойства информации, количество информации единицы измерения

[2.7] Арифметические основы информационных технологий

[2.8] Порождение целых чисел в позиционных системах счисления

[2.9] Системы счисления, используемые для общения с компьютером

[2.10] 1.6  Правовые основы информатизации в Республике Беларусь

[3] 2. Техническое обеспечение информационных технологий

[3.1] 2.1 История развития вычислительной техники

[3.2] 2.3 Классификация ЭВМ по назначению и функциональным возможностям

[3.3] 2.5 Принципы строения и функционирования ЭВМ Джона фон Неймана

[3.4] 2.6  Персональные компьютеры и их классификация

[3.5] 2.7 Основные компоненты и переферийные устройства ПК

[3.5.1] Структурная схема ПК

[3.5.2] Процессор и его основные характеристики

[3.5.3] Устройства внешней памяти ПК

[3.5.4] Устройства ввода/вывода и их подключение к компьютеру

[3.5.5] Устройства ввода-вывода 3D изображений

[3.5.6] Конфигурация ПК

[3.6] 2.8 Параметры, влияющие на производительность ПК

[3.7] 2.9 Тенденции развития вычислительной техники

[4] 3. Программное обеспечение информационных технологий

[4.1] 3.1 Программный принцип управления компьютером

[4.2] 3.2 Системное программное обеспечение, его назначение и состав

[4.2.1] Операционные системы

[4.2.2] 3.3 Операционная система Windows

[4.2.3] Файловая система Windows

[4.2.4] Объекты Windows

[4.2.5] Графический интерфейс Windows и его элементы

[4.2.6] Настройка ОС Windows

[4.3] 3.4 Сервисные программы

[4.4] 3.5. Компьютерные вирусы и антивирусные средства

[4.5] 3.6 Оболочки операционных систем, их назначение,
виды, функциональные возможности

[4.6] 3.7 Архивация

[4.6.1] Общая характеристика и функциональные возможности программы-архиватора WinRAR 3.3

[4.7] 3.8 Прикладное программное обеспечение и его классификация

[4.8] 3.9 Инструментальное программное обеспечение

[4.9] 3.10 Технологии обмена данными между приложениями Windows

[4.9.1] Буфер промежуточного хранения Clipboard

[4.9.2] Технология DDE

[4.9.3] Технология OLE

[4.10] 3.11 Тенденции развития операционных систем

[5] 4. Компьютерная обработка информации

[5.1] 4.1. Технологии и системы обработки текстовых документов, их классификация и функциональные возможности

[5.2] 4.2. Технологии и системы обработки табличной информации (табличные процессоры)

[5.2.1] Общая характеристика и функциональные возможности Microsoft Excel 2003

[5.3] 4.4. Технологии и системы обработки графической информации (компьютерная графика)

[5.4] Системы компьютерной графики и их функциональные возможности

[5.5] Графические форматы

[5.5.1] Общая характеристика и функциональные возможности программы Corel DRAW

[5.5.2] Общая характеристика и функциональные возможности программы Adobe PhotoShop

[5.6] 4.5. Системы распознавания текстов (OCR-системы)

[5.7] 4.6. Технологии и системы создания динамических презентаций

[5.7.1] Системы создания презентаций и их функциональные возможности

[5.7.2] Общая характеристика и функциональные возможности Microsoft PowerPoint 2003

[6] 5. Сетевые информационные технологии

[6.1] 5.1. Понятие и история развития компьютерных сетей

[6.2] 5.2. Классификация компьютерных сетей

[6.3] 5.3. Локальные компьютерные сети

[6.3.1] Основные технологии и оборудование локальных сетей

[6.4] 5.4. Глобальная сеть Internet

[6.4.1] Адресация компьютеров в сети Интернет

[6.4.2] Структурные компоненты и протоколы прикладного уровня сети Internet

[7] 6. Технологии и инструментальные средства программирования

[7.1] 6.1. Понятие алгоритма и типы алгоритмических процессов

[7.2] 6.2. Инструментальные средства программирования

[8] 7 Базы Данных

[8.0.1] Реляционные модели

[8.0.2] Иерархические модели

[8.0.3] Сетевые модели

[8.1] 7.1 Основные функции СУБД

[8.2] 7.2 Реляционная модель данных

[8.3] 7.3 Особенности СУБД Access

[8.3.1] Термины реляционных СУБД

[8.3.2] Основными функциями СУБД  Aссеss являются:

[8.3.3] Основные объекты:

[8.3.4] Этапы проектирования Базы Данных


1. Предмет и основные понятия информационных технологий

1.1. Информатизация, информационное общество
и информационная культура

Информатизация общества является одной из закономерных примет современного социального прогресса. Результатом процесса информатизации общества является создание информационного общества, в котором главную роль играют интеллект и знания. Для каждой страны ее движение к социальному прогрессу определяется степенью компьютеризации и информатизации общества, которые развиваются стремительными темпами, охватывая все сферы человеческой деятельности от отдыха и забав до глобальных научных исследований.

Информатизация общества — это повсеместное внедрение комплекса мер, направленных на обеспечение полного и своевременного использования достоверной информации, обобщенных знаний во всех социально значимых видах человеческой деятельности.

Информатизация является реакцией общества на существенный рост информационных ресурсов и на потребность в увеличении производительности труда в информационном секторе общественного производства. Информатизация обеспечивает не только рост экономических показателей, развитие народного хозяйства, но и получение новых научных достижений в фундаментальных и прикладных науках, направленных на развитие производства, создание новых рабочих мест, повышение жизненного уровня. Успех в этом вопросе возможен при наличии программы создания информационной инфраструктуры — структура системы информационного обеспечения всех потребителей информации, которая предоставляет им возможность использования современных информационных технологий на базе широкого применения информационно-вычислительных ресурсов и автоматизированной системы связи.

Обмен информацией, ее обработка и хранение — одна из важнейших задач, которую решает человечество. Информатизация общества привела к фундаментальным изменениям в занятости, организационных структурах и стиле жизни людей. Наступила эра информационного общества.

Информационное общество — это общество, где использование информационных технологий во всех сферах человеческой деятельности обеспечивает доступ к надежным источникам информации, избавляет людей от рутинной работы, ускоряет принятие оптимальных решений, автоматизирует обработку информации и т.п.

Материально-техническая основа информационного общества — различного рода системы на базе компьютерной техники и компьютерных сетей, информационной технологии, телекоммуникационной связи.

Можно выделить следующие характерные черты информационного общества:

1. Информационные технологии приобрели глобальный характер, охватив все сферы социальной деятельности человека.

2. Обеспечен приоритет информации по сравнению с другими ресурсами.

3. В основу общества заложены автоматизированные процессы: генерация, хранение, обработка и использование знаний, — сформировано единство всей человеческой цивилизации.

4. Разрешено противоречие между информационной лавиной и информационным голодом.

Однако перечисленные черты информационного общества порождают следующие проблемы:

проблему адаптации людей в новой информационной среде;

проблему отбора качественной и достоверной информации;

увеличение разрыва между разработчиками и потребителями информационных технологий;

возрастание влияния на общество средств массовой информации;

нарушение частной жизни организаций и людей;

и др.

В информационном обществе необходимым качеством специалиста любого профиля становится высокий уровень информационной культуры, под которым понимается умение целенаправленно работать с информацией и использовать для ее получения, обработки и передачи современные информационные и коммуникационные технологии, технические средства и методы. Информационная культура связана с социальной природой человека, является продуктом его разнообразных творческих способностей и проявляется в следующих аспектах:

  •  в конкретных навыках по использованию технических устройств (от телефона до компьютера и компьютерных сетей);
  •  в способности использовать в своей деятельности компьютерную информационную технологию, базовой составляющей которой являются разнообразные программные продукты;
  •  в умении извлекать информацию из различных источников как из периодической печати, так и из электронных коммуникаций, и эффективно ее использовать;
  •  во владении основами аналитической переработки информации;
  •  в умении работать с различной информацией;
  •  в знании особенностей информационных потоков в своей области деятельности;
  •  и др.

Как недостаток роста объема информации можно назвать информационный голод ввиду невозможности вовремя найти и получить в необходимом объеме требуемую информацию.

Согласно закону А. А. Харкевича, информация растет пропорционально квадрату национального дохода страны. Потоки информации растут по экспоненте, и неизбежно наступает информационный барьер, когда сложность задач обработки информационных потоков превышает человеческие возможности. Человек, являясь основным носителем прогресса, сдерживает его движение, будучи уже не в состоянии воспринять и переработать весь объем информации, необходимой для принятия своевременного решения.

На помощь ему пришли вычислительные машины, методика применения которых постоянно совершенствуется. И лишь компьютеризация позволяет осуществлять обработку информации в нужном объеме. Компьютеризация – это массовое использование вычислительной техники и программного обеспечения.

Успех компьютеризации может быть обеспечен при высоком качестве техники, программных средств и хорошо организованном сервисе обслуживания. Ежегодно растут требования к высокой технической культуре и компьютерной грамотности людей, поэтому в комплекс наиболее необходимых знаний, кроме историко-культурных, включают и компьютерную грамотность.

Технологии, ориентированные на получение, обработку, хранение и распространение (передачу) информации получили название информационных технологий. Информационные технологии проникают во все сферы человеческой деятельности. В своем развитии они прошли несколько этапов, которые условно можно назвать так: ручной (хранение и передача информации с помощью письменности), механический (книгопечатание), электрический (электрическая машинка, ксерокс), электронный, или компьютерный. Говоря об истории развития информационных технологий, не следует забывать и о развитии важного ее элемента – коммуникации (связи). В отличие от любой инженерной технологии информационные технологии позволяют интегрировать различные виды технологий, а информация, которую они обрабатывают в различных сферах деятельности, синтезируется для накопления опыта и внедрения в практику в соответствии с общественными потребностями.

1.2 Компьютерные информационные технологии и их классификация 

Компьютерная информационная технология (КИТ) — это система методов и способов сбора, регистрации, хранения, накопления, поиска, обработки и выдачи информации по запросам пользователей с помощью средств вычислительной и коммуникационной техники.

Для современных КИТ характерны:

  •  диалоговый режим решения задачи с широкими возможностями для пользователя;
  •  сквозная информационная поддержка на всех этапах прохождения информации на основе интегрированной базы данных, предусматривающая единую унифицированную форму представления, хранения, поиска, отображения, восстановления и защиты данных;
  •  безбумажный процесс обработки документа, при котором на бумаге фиксируется только окончательный вариант документа, а промежуточные версии и необходимые данные записаны на машинные носители;
  •  возможность коллективного использования документов на основе группы компьютеров, объединенных средствами коммуникаций;
  •  возможность адаптивной перестройки формы и способа представления информации в процессе решения задачи.

Компьютерные информационные технологии предполагают:

  •  использование пакетов прикладных программа (ППП) для решения различных задач предметной области;
  •  оформление и тиражирование, рассылку и передачу информации с помощью электронной почты;
  •  поиск и подготовку данных, обмен данными, оформление результатов;
  •  использование различных устройств ввода/вывода информации;
  •  привлечение для принятия решений технологий искусственного интеллекта;
  •  широкое применение средств мультимедиа;
  •  и многое другое.

Анализ рынка информационных систем и составляющих компонентов позволяет распределить КИТ на два класса: базовые и прикладные. Причем граница этого деления является условной.

Базовые КИТ — технологии, обеспечивающие решение отдельных компонент функциональных задач, а также служащие основой для формирования прикладных технологий информатизации, включают в себя:

1. Современную микроэлектронную базу средств вычислительной техники и телекоммуникаций;

2. Перспективные вычислительные средства (компьютеры нетрадиционной архитектуры, нейрокомпьютеры);

3. Технологии организации вычислительного процесса.

Можно привести следующие примеры базовых технологий:

технологии операционных систем, непосредственно управляющие работой средств вычислительной техники;

технологии архитектуры клиент/сервер, реализуемые в корпоративных сетях для коллективного доступа к информационным ресурсам вычислительных систем;

технологии многопроцессорной обработки, позволяющие наращивать мощность ЭВМ за счет расширения их вычислительной структуры;

технологии нейровычислений, реализующие отдельные виды сложной обработки информации на специально созданных программно-технических устройствах, входящих в состав ЭВМ и работающих по принципам нейронных сетей;

технологии автоматизации проектирования (CASE-технологии), осуществляющие разработку информационных систем, не используя для этих целей языков программирования;

телекоммуникационные технологии, обеспечивающие взаимодействие в сетях на основе единых стандартов;

технологии Intranet и Internet;

технологии аналого-цифровых преобразований, позволяющие преобразовывать данные из цифровой формы в аналоговый вид, что позволяет производить их компьютерную обработку;

технологии распознавания образов и синтеза речи, автоматизирующие процесс распознавания объектов реального мира;

технологии создания и распространения информации на компакт-дисках;

технологии криптозащиты;

технологии резервирования и восстановления информации;

технологии человеко-машинного интерфейса, обеспечивающие унификацию взаимодействия человека и ЭВМ;

и др.

Прикладные КИТ — технологии, формируемые на основе базовых и ориентированные на полную информатизацию объекта, т.е. комплексное решение функциональной задачи. Они реализуют типовые процедуры обработки информации в конкретной предметной области.

К прикладным КИТ можно отнести следующие технологии:

технологии автоматизации офиса;

технологии систем контроля и качества;

технологии систем управления запасами;

технологии автоматизации банковской деятельности;

технологии бухгалтерских систем;

технологии автоматизации торговли;

технологии издательских систем;

технологии машинного перевода;

технологии туристической деятельности;

и т.д.

1.3 Роль информатизации в современном обществе

Потоки информации постоянно растут, и неизбежно наступает информационный барьер, когда сложность задач обработки информационных потоков превышает человеческие возможности. Человек, являясь основным носителем прогресса, начинает непроизвольно сдерживать его движение, будучи не в состоянии воспринять и переработать весь объем информации, необходимой для принятия своевременного решения. И тогда на помощь ему приходят новые информационные технологии, компьютеризация и информатизация общества.

Успех компьютеризации может быть обеспечен при трех условиях: высоком качестве техники, программных средств и хорошо организованном сервисе обслуживания. Из года в год растут требования к высокой технической культуре и компьютерной грамотности людей. Поэтому в комплекс наиболее необходимых знаний включают и компьютерную грамотность.

Можно выделить следующие сферы информатизации и компьютеризации общества:

1. Организация экономической информации на предприятиях. Предприятию постоянно нужна достоверная и оперативная информация о номенклатуре, ценах и изготовителях изделия, о рынках труда и сбыта, о спросе и предложении в стране и за рубежом и т.п.

2. Создание системы информационных услуг для населения с использованием компьютеров, которая значительно сберегает время и освобождает людей для самообразования и творческой работы.

3. Организация системы здравоохранения и социального обеспечения с применением ЭВМ, позволяющей наладить работу компьютерных консультационных центров, создать диагностические компьютерные экспертные системы, наладить учет и обслуживание инвалидов, одиноких, больных и престарелых людей.

4. Компьютеризация системы образования и науки, которая ускорит и обеспечит процесс добывания знаний за счет создания обучающих систем и доступных баз знаний; систем электронных книг и журналов и т.п.

1.4 Информатика как наука

Как известно, характерной чертой XX и XXI вв. является овладение человечеством компьютерной техникой, которая настолько плотно вошла и производственную сферу и в повседневную жизнь, что теперь трудно найти задачу, решение которой в какой-либо степени не предполагало бы использование вычислительной техники.

Еще в 60-х гг. прошлого века во Франции был введен термин «информатика» как результат слияния слов «информация» и «автоматика». Иначе говоря, информатика призвана заниматься автоматизированной обработкой информации. Поэтому информатику обычно рассматривают как техническую науку о методах получения, хранения, накопления, воспроизведения, обработки и передачи информации средствами вычислительной техники.

В настоящее время Большой энциклопедический словарь дает следующее определение информатики: «Информатика – это наука об общих свойствах и закономерностях информации, методах ее поиска, передачи, хранения, обработки и использования в различных сферах деятельности» (БЭС, 2003).

Кроме того, так как предметом изучения информатики являются свойства информации, закономерности ее переработки и управления в природных, социальных и технических процессах, она становится наукой, играющей важнейшую прикладную роль в естественных, общественных и технических науках. В связи с этим основной задачей информатики является предоставление своего аппарата, методов и понятийной базы другим наукам.

Развитие информатики как науки неразрывно связано с развитием техники и поэтому идет параллельно с развитием инженерно-технических возможностей своего времени.

1.5 Основные понятия информатики

XX в. стал веком информации. Информация – это единственный неубывающий ресурс жизнеобеспечения, который к тому же с течением времени возрастает. Так, к концу XX в. количество информации стало удваиваться ежегодно. Такой лавинообразный поток информации серьезно затрудняет ее обработку, поиск и использование. Порой легче создать новый интеллектуальный продукт, чем искать аналоги, созданные прежде. Вот почему сегодня информация стала товаром первой необходимости, а истина «кто владеет информацией, тот владеет миром» – расхожей. Информационные ресурсы приобретают такую же важность, как материалы или энергия, т.е. постепенно происходит переход от индустриальной экономики к экономике, основанной на информации.

Термин "информация" происходит от лат. information – разъяснение, изложение, осведомление о каком-либо факте или событии. В последнее время информацию чаще относят к разделу общенаучных понятий, так как она выходит за рамки какой-то одной отрасли знаний и используется многими науками. Под информацией понимают совокупность фактов, явлений, событий, представляющих интерес и подлежащих регистрации и обработке.

Процесс осмысления понятия информации в жизни и деятельности человека продолжается. В настоящее время имеются несколько взглядов на понятие информации.

С точки зрения философии, информация – это категория, представляющая собой отражение объективного мира, его причинных и следственных связей.

Известен также технологический (прикладной) подход к понятию информации. В этом случае при любой обработке сведения на входе процедуры обработки не являются еще информацией, а играют роль информационного «сырья». Сведения, получаемые на выходе процедуры (при условии, что в результате обработки достигается поставленная цель), – это и есть информация, т.е. готовая продукция. Сущность обработки состоит в том, что из «сырого информационного ресурса» производится извлечение нужных получателю сведений — информации.

В теории информации под термином «информация» понимается такое сообщение, которое содержит факты, неизвестные ранее потребителю и дополняющие его представление об изучаемом и анализируемом объекте (процессе, явлении). Иначе говоря, по К.Э. Шеннону, информация – это снятая неопределенность, т.е. с точки зрения теории информацией могут быть лишь те сведения, которые позволяют устранить меру неопределенности в системе, и лишь получатель этих сведений может установить, представляют ли они собой информацию.

В зависимости от области знаний различают научную, техническую, производственную, правовую и другую информацию, каждая из которых несет особую смысловую нагрузку.

В теории информации термин "информация" соседствует с таким понятием, как «данные». Под данными понимают сведения о состоянии любого объекта. Данные – это информация, представленная в виде, удобном для передачи, интерпретации и обработки. А обработка данных – это некоторая систематизированная последовательность операций, приводящая данные к виду, удобному для получения из них информации. Кроме того, информация из данных получается только в результате воздействия на данные каких-либо методов, т.е. имеет место выражение: Информация = Данные + Методы. В результате одни и те же данные при обработке различными методами могут привести к различной информации. Так, обнаруженный листок с записями номеров телефонов в результате воздействия визуальных методов дает информацию о почерке автора записи, в результате воздействия методов химического анализа расскажет об инструменте письма (виде чернил), а выяснение соответствия каждому номеру данных его владельца выявит не только круг знакомств автора, но и откроет много информации о его личности.

Следует также отметить, что нет однозначной связи между формой данных и формой получаемой из них информации, т.е. данные могут быть, например звуковые (или речевые), а информацию они могут дать не только звуковую, но и текстовую (если ее записать словами) или графическую (если озвученные образы нарисовать). Таким образом, информацию можно рассматривать как содержательную часть данных, интерпретированных человеком.

Следующим основным (после информации и данных) понятием, на котором базируется информатика как наука, являются знания. Знаниями называют проверенный практикой результат познания действительности, ее верное отражение в сознании человека. Научное знание заключается в понимании действительности (от прошлого к настоящему и будущему), достоверном обобщении фактов, выявлении закономерностей и др. В системах искусственного интеллекта, которые в настоящее время занимают лидирующее положение среди всех компьютерных информационных систем, знания связывают с понятием логического вывода. Поэтому знания можно интерпретировать как информацию, на основе которой реализуется процесс логического вывода.

1.6 Информация: свойства информации, количество информации единицы измерения

Термин  "информация"  происходит от латинского слова  "informatio",  что означает  сведения,  разъяснения,  изложение. Несмотря на широкое распространение этого термина, понятие информации является одним из самых дискуссионных в науке. В настоящее время наука пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию информация, но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности:

  •  в обиходе информацией называют любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п.   "Информировать" в этом смысле означает   "сообщить нечто, неизвестное раньше";
  •  в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов;
  •  в кибернетике под информацией понимает ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы (Н. Винер).

Клод Шеннон, американский учёный, заложивший основы теории информации — науки, изучающей процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации, — рассматривает информацию как снятую неопределенность наших знаний о чем-то. 

Еще несколько определений:

  •  Информация — это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний (Н.В. Макарова);
  •  Информация — это отрицание энтропии (Леон Бриллюэн);
  •  Информация — это мера сложности структур (Моль);
  •  Информация — это отраженное разнообразие (Урсул);
  •  Информация — это содержание процесса отражения (Тузов);
  •  Информация — это вероятность выбора (Яглом).

Современное научное представление об информации очень точно сформулировал   Норберт Винер, "отец" кибернетики. А именно:

Информация — это обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств.

Люди обмениваются информацией в форме сообщений. Сообщение — это форма представления информации в виде речи, текстов, жестов, взглядов, изображений, цифровых данных, графиков, таблиц и т.п.

Одно и то же информационное сообщение (статья в газете, объявление, письмо, телеграмма, справка, рассказ, чертёж, радиопередача и т.п.) может содержать разное количество информации для разных людей — в зависимости от их предшествующих знаний, от уровня понимания этого сообщения и интереса к нему.

Так, сообщение, составленное на японском языке, не несёт никакой новой информации человеку, не знающему этого языка, но может быть высокоинформативным для человека, владеющего японским. Никакой новой информации не содержит и сообщение, изложенное на знакомом языке, если его содержание непонятно или уже известно.

Информация есть характеристика не сообщения, а соотношения между сообщением и его потребителем. Без наличия потребителя, хотя бы потенциального, говорить об информации бессмысленно.

В случаях, когда говорят об автоматизированной работе с информацией посредством каких-либо технических устройств, обычно в первую очередь интересуются не содержанием сообщения, а тем, сколько символов это сообщение содержит.

Применительно к компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую последовательность символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т.п.), несущую смысловую нагрузку и представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ в такой последовательности символов увеличивает информационный объём сообщения.

Виды информации

Информация может существовать в виде:

  •  текстов, рисунков, чертежей, фотографий;
  •  световых или звуковых сигналов;
  •  радиоволн;
  •  электрических и нервных импульсов;
  •  магнитных записей;
  •  жестов и мимики;
  •  запахов и вкусовых ощущений;
  •  хромосом, посредством которых передаются по наследству признаки и свойства организмов и т.д.

Предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств, называются информационными объектами.

Передача информации

Информация передаётся в форме сообщений от некоторого источника информации к её приёмнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приёмнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.

 

канал связи

                     ИСТОЧНИК

-----------

ПРИЁМНИК                     

Примеры:

  1.  Cообщение, содержащее информацию о прогнозе погоды, передаётся приёмнику (телезрителю) от источника — специалиста-метеоролога посредством канала связи — телевизионной передающей аппаратуры и телевизора.
  2.  Живое существо своими органами чувств (глаз, ухо, кожа, язык и т.д.) воспринимает информацию из внешнего мира, перерабатывает её в определенную последовательность нервных импульсов, передает импульсы по нервным волокнам, хранит в памяти в виде состояния нейронных структур мозга, воспроизводит в виде звуковых сигналов, движений и т.п., использует в процессе своей жизнедеятельности.

Передача информации по каналам связи часто сопровождается воздействием помех, вызывающих искажение и потерю информации.

Количество информации

Какое количество информации содержится, к примеру, в тексте романа "Война и мир", во фресках Рафаэля или в генетическом коде человека? Ответа на эти вопросы наука не даёт и, по всей вероятности, даст не скоро. А возможно ли объективно измерить количество информации? Важнейшим результатом теории информации является следующий вывод:

В настоящее время получили распространение подходы к определению понятия "количество информации", основанные на том, что информацию, содержащуюся в сообщении, можно нестрого трактовать в смысле её новизны или, иначе, уменьшения неопределённости наших знаний об объекте.   Эти подходы используют математические понятия вероятности и логарифма 

Подходы к определению количества информации.   Формулы Хартли и Шеннона. 

Американский инженер Р. Хартли в 1928 г. процесс получения информации рассматривал как выбор одного сообщения из конечного наперёд заданного множества из N равновероятных сообщений, а количество информации I, содержащееся в выбранном сообщении, определял как двоичный логарифм N.

Формула Хартли:   I = log2N 

Допустим, нужно угадать одно число из набора чисел от единицы до ста. По формуле Хартли можно вычислить, какое количество информации для этого требуется: I = log2100  6,644. Таким образом, сообщение о верно угаданном числе содержит количество информации, приблизительно равное 6,644 единицы информации.

Приведем другие примеры равновероятных сообщений:

  1.  при бросании монеты: "выпала решка", "выпал орел";
  2.  на странице книги: "количество букв чётное", "количество букв нечётное".

Определим теперь, являются ли равновероятными сообщения "первой выйдет из дверей здания женщина" и "первым выйдет из дверей здания мужчина". Однозначно ответить на этот вопрос нельзя. Все зависит от того, о каком именно здании идет речь. Если это, например, станция метро, то вероятность выйти из дверей первым одинакова для мужчины и женщины, а если это военная казарма, то для мужчины эта вероятность значительно выше, чем для женщины.

Для задач такого рода американский учёный Клод Шеннон предложил в 1948 г. другую формулу определения количества информации, учитывающую возможную неодинаковую вероятность сообщений в наборе.

Формула Шеннона: I = — ( p1log2 p1 + p2 log2 p2 + . . . + pN log2 pN),
где p
i — вероятность того, что именно i-е сообщение выделено в наборе из N сообщений. 

Легко заметить, что если вероятности p1, ..., pN равны, то каждая из них равна 1 / N, и формула Шеннона превращается в формулу Хартли.

В качестве единицы информации Клод Шеннон предложил принять  один  бит    (англ. bitbinary digit — двоичная цифра).

Бит в теории информации — количество информации, необходимое для различения двух равновероятных сообщений (типа "орел"—"решка", "чет"—"нечет" и т.п.).

В вычислительной технике битом называют наименьшую "порцию" памяти компьютера, необходимую для хранения одного из двух знаков "0" и "1", используемых для внутримашинного представления данных и команд.

Бит — слишком мелкая единица измерения. На практике чаще применяется более крупная единица —  байт,  равная  восьми битам. Именно восемь битов требуется для того, чтобы закодировать любой из 256 символов алфавита клавиатуры компьютера (256=28).

Широко используются также ещё более крупные производные единицы информации:

  •  1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 210 байт, 
  •  1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 220 байт, 
  •  1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 230 байт. 

В последнее время в связи с увеличением объёмов обрабатываемой информации входят в употребление такие производные единицы, как:

  •  1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 240 байт, 
  •  1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 250 байт. 

За единицу информации можно было бы выбрать количество информации, необходимое для различения, например, десяти равновероятных сообщений. Это будет не двоичная (бит), а десятичная (дит) единица информации.

Свойства информации:

  •  достоверность; 
  •  полнота; 
  •  ценность; 
  •  своевременность; 
  •  понятность; 
  •  доступность; 
  •  краткость; 
  •  и др.

Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию или принятию неправильных решений.

Достоверная информация со временем может стать недостоверной, так как она обладает свойством устаревать, то есть перестаёт отражать истинное положение дел.

Информация полна, если её достаточно для понимания и принятия решений. Как неполная, так и избыточная информация сдерживает принятие решений или может повлечь ошибки.

Точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п.

Ценность информации зависит от того, насколько она важна для решения задачи, а также от того, насколько в дальнейшем она найдёт применение в каких-либо видах деятельности человека.

Только своевременно полученная информация может принести ожидаемую пользу. Одинаково нежелательны как преждевременная подача информации (когда она ещё не может быть усвоена), так и её задержка.

Если ценная и своевременная информация выражена непонятным образом, она может стать бесполезной.

Информация становится понятной, если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена эта информация.

Информация должна преподноситься в доступной (по уровню восприятия) форме. Поэтому одни и те же вопросы по разному излагаются в школьных учебниках и научных изданиях.

Информацию по одному и тому же вопросу можно изложить кратко (сжато, без несущественных деталей) или подробно (многословно). Краткость информации необходима в справочниках, энциклопедиях, учебниках, всевозможных инструкциях.

Обработка информации

Информацию можно:

  •  создавать;
  •  передавать;
  •  воспринимать;
  •  иcпользовать;
  •  запоминать;
  •  принимать;
  •  копировать;
  •  формализовать;
  •  распространять;
  •  преобразовывать;
  •  комбинировать;
  •  обрабатывать;
  •  делить на части;
  •  упрощать;
  •  собирать;
  •  хранить;
  •  искать;
  •  измерять;
  •  разрушать;
  •  и др.

Все эти процессы, связанные с определенными операциями над информацией, называются информационными процессами.

Обработка является одной из основных операций, выполняемых над информацией, и главным средством увеличения объёма и разнообразия информации.

Средства обработки информации — это всевозможные устройства и системы, созданные человечеством, и в первую очередь, компьютер — универсальная машина для обработки информации.

Компьютеры обрабатывают информацию путем выполнения некоторых алгоритмов.

Живые организмы и растения обрабатывают информацию с помощью своих органов и систем.

Арифметические основы информационных технологий

Система счисления — это совокупность приемов и правил, по которым числа записываются и читаются.

Существуют позиционные и непозиционные системы счисления.

В непозиционных системах счисления вес цифры (т. е. тот вклад, который она вносит в значение числа) не зависит от ее позиции в записи числа. Так, в римской системе счисления в числе ХХХII (тридцать два) вес цифры Х в любой позиции равен просто десяти.

В позиционных системах счисления вес каждой цифры изменяется в зависимости от ее положения (позиции) в последовательности цифр, изображающих число. Например, в числе 757,7 первая семерка означает 7 сотен, вторая — 7 единиц, а третья — 7 десятых долей единицы.

Сама же запись числа 757,7 означает сокращенную запись выражения

700 + 50 + 7 + 0,7 = 7 . 102 + 5 . 101 + 7 . 100 + 7 . 10—1 = 757,7.

Любая позиционная система счисления характеризуется своим основанием. 

Основание позиционной системы счисления — количество различных цифр, используемых для изображения чисел в данной системе счисления.

За основание системы можно принять любое натуральное число — два, три, четыре и т.д. Следовательно, возможно бесчисленное множество позиционных систем: двоичная, троичная, четверичная и т.д. Запись чисел в каждой из систем счисления с основанием  q  означает сокращенную запись выражения

an-1 qn-1 + an-2 qn-2 + ... + a1 q1 + a0 q0 + a-1 q-1 + ... + a-m q-m, 

где  ai  — цифры системы счисления;   n и m — число целых и дробных разрядов, соответственно.

Например:

Порождение целых чисел в позиционных системах счисления

В каждой системе счисления цифры упорядочены в соответствии с их значениями: 1 больше 0, 2 больше 1 и т.д.  

Продвижением цифры называют замену её следующей по величине.

Продвинуть цифру 1 значит заменить её на 2, продвинуть цифру 2 значит заменить её на 3 и т.д. Продвижение старшей цифры (например, цифры 9 в десятичной системе) означает замену её на 0. В двоичной системе, использующей только две цифры — 0 и 1, продвижение 0 означает замену его на 1, а продвижение 1 — замену её на 0.

Целые числа в любой системе счисления порождаются с помощью Правила счета 

Для образования целого числа, следующего за любым данным целым числом, нужно продвинуть самую правую цифру числа; если какая-либо цифра после продвижения стала нулем, то нужно продвинуть цифру, стоящую слева от неё.

Применяя это правило, запишем первые десять целых чисел

  •  в двоичной системе:         0,   1,   10,   11,   100,   101,   110,   111,   1000,   1001;
  •  в троичной системе:         0,   1,   2,   10,   11,   12,   20,   21,   22,   100;
  •  в пятеричной системе:     0,   1,   2,   3,   4,   10,   11,   12,   13,   14;
  •  в восьмеричной системе: 0,   1,   2,   3,   4,   5,   6,   7,   10,   11.

Системы счисления, используемые для общения с компьютером

Кроме десятичной широко используются системы с основанием, являющимся целой степенью числа 2, а именно:

  •  двоичная (используются цифры 0, 1);
  •  восьмеричная (используются цифры 0, 1, ..., 7);
  •  шестнадцатеричная (для первых целых чисел от нуля до девяти используются цифры 0, 1, ..., 9, а для следующих чисел — от десяти до пятнадцати — в качестве цифр используются символы A, B, C, D, E, F).

Полезно запомнить запись в этих системах счисления первых двух десятков целых чисел:

10-я

2-я

8-я

16-я

0

0

0

0

1

1

1

1

2

10

2

2

3

11

3

3

4

100

4

4

5

101

5

5

6

110

6

6

7

111

7

7

8

1000

10

8

9

1001

11

9

10-я

2-я

8-я

16-я

10

1010

12

A

11

1011

13

B

12

1100

14

C

13

1101

15

D

14

1110

16

E

15

1111

17

F

16

10000

20

10

17

10001

21

11

18

10010

22

12

19

10011

23

13

Из всех систем счисления особенно проста и поэтому интересна для технической реализации в компьютерах двоичная система счисления.

Люди предпочитают десятичную систему, вероятно, потому, что с древних времен считали по пальцам, а пальцев у людей по десять на руках и ногах. Не всегда и не везде люди пользуются десятичной системой счисления. В Китае, например, долгое время пользовались пятеричной системой счисления.

А компьютеры используют двоичную систему потому, что она имеет ряд преимуществ перед другими системами:

  •  для ее реализации нужны технические устройства с двумя устойчивыми состояниями (есть ток — нет тока, намагничен — не намагничен и т.п.), а не, например, с десятью, — как в десятичной;
  •  представление информации посредством только двух состояний надежно и помехоустойчиво;
  •  возможно применение аппарата булевой алгебры для выполнения логических преобразований информации;
  •  двоичная арифметика намного проще десятичной.

Недостаток двоичной системы — быстрый рост числа разрядов, необходимых для записи чисел.

Двоичная система, удобная для компьютеров, для человека неудобна из-за ее громоздкости и непривычной записи.

Перевод чисел из десятичной системы в двоичную и наоборот выполняет машина. Однако, чтобы профессионально использовать компьютер, следует научиться понимать слово машины. Для этого и разработаны восьмеричная и шестнадцатеричная системы.

Числа в этих системах читаются почти так же легко, как десятичные, требуют соответственно в три (восьмеричная) и в четыре (шестнадцатеричная) раза меньше разрядов, чем в двоичной системе (ведь числа 8 и 16 — соответственно, третья и четвертая степени числа 2).



Перевод
восьмеричных и шестнадцатеричных чисел в двоичную систему очень прост: достаточно каждую цифру заменить эквивалентной ей двоичной триадой (тройкой цифр) или тетрадой (четверкой цифр).

Например:

 

Чтобы перевести число из двоичной системы в восьмеричную или шестнадцатеричную, его нужно разбить влево и вправо от запятой на  триады  (для восьмеричной) или  тетрады  (для шестнадцатеричной)  и каждую такую группу заменить соответствующей восьмеричной (шестнадцатеричной) цифрой.

Например,

 

Для перевода целого десятичного числа  N  в систему счисления с основанием  q  необходимо  N  разделить с остатком ("нацело") на  q , записанное в той же десятичной системе. Затем неполное частное, полученное от такого деления, нужно снова разделить с остатком на  q , и т.д., пока последнее полученное неполное частное не станет равным нулю. Представлением числа N  в новой системе счисления будет последовательность остатков деления, изображенных одной q-ичной цифрой и записанных в порядке, обратном порядку их получения.

Пример: Переведем число 75 из десятичной системы в двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную:

Ответ: 7510 = 1 001 0112   =  1138  =  4B16.

Как пеpевести пpавильную десятичную дpобь в любую другую позиционную систему счисления?

Для перевода правильной десятичной дpоби  F  в систему счисления с основанием  q  необходимо  F  умножить на  q , записанное в той же десятичной системе, затем дробную часть полученного произведения снова умножить на  q, и т. д., до тех пор, пока дpобная часть очередного пpоизведения не станет pавной нулю, либо не будет достигнута требуемая точность изображения числа F   в q-ичной системе. Представлением дробной части числа F   в новой системе счисления будет последовательность целых частей полученных произведений, записанных в порядке их получения и изображенных одной q-ичной цифрой. Если требуемая точность перевода числа F  составляет k  знаков после запятой, то предельная абсолютная погрешность при этом равняется q -(k+1) / 2. 

Пример. Переведем число 0,36 из десятичной системы в двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную:


Для чисел, имеющих как целую, так и дробную части, перевод из десятичной системы счисления в другую осуществляется отдельно для целой и дробной частей по правилам, указанным выше.

 

Перевод в десятичную систему числа x, записанного в q-ичной cистеме счисления (q = 2, 8 или 16) в виде xq = (anan-1   ...  a ,  a-1  a-2   ...   a-m)q   сводится к вычислению значения многочлена  

x10 = an  qn +  an-1  qn-1   +   ...   +  a0   q0   +   a-1   q -1   +   a-2   q-2   +     ...     +   a-m   q-m    

средствами десятичной арифметики. 

Примеpы: 

Сводная таблица переводов целых чисел

1.6  Правовые основы информатизации в Республике Беларусь

В век информации в Республике Беларусь уделяется большое внимание организации цивилизованного информационного рынка. Об этом свидетельствуют следующие принятые документы:

  •  законы: «Об информатизации», «О научно-технической информации», «Об авторском праве и смежных правах», «Об электронном документе», «О государственных секретах», «О печати и других средствах массовой информации» и др.;
  •  постановления правительства Республики Беларусь: «О программе информатизации Республики Беларусь», «О введении в действие единой системы классификации и кодирования технико-экономической и социальной информации Республики Беларусь», «О совершенствовании механизма государственного управления процессами информатизации в Республике Беларусь» и др.;
  •  международные договоры: соглашение между правительством Республики Беларусь и правительством Российской Федерации о сотрудничестве в области информатизации и вычислительной техники, соглашение государств — участников СНГ «Об обмене правовой информацией», Концепция формирования информационного пространства СНГ и др.

Закон «Об информатизации», принятый 06.09.1995 г., регулирует правоотношения, возникающие в процессе формирования и использования документированной информации и информационных ресурсов; создание информационных технологий автоматизированных или автоматических информационных систем и сетей; определяет порядок защиты информационного ресурса, а также прав и обязанностей субъектов, принимающих участие в процессах информатизации; Его сменил подписанный в ноябре 2008 года новый закон «Об информации, информатизации и защите информации».

Закон «О научно-технической информации», принятый 05.05.1999 г., устанавливает правовые основы регулирования правоотношений, связанных с созданием, накоплением, поиском, получением, хранением, обработкой, распространением и использованием научно-технической информации в Республике Беларусь.

В декабре 2002 года Совет Министров Республики Беларусь утвердил Государственную программу информатизации Республики Беларусь на 2003—2005 годы и на перспективу до 2010 года «Электронная Беларусь», которая разработана во исполнение поручения Президента Республики Беларусь коллективом специалистов различных организаций и учреждений республики под руководством Национальной академии наук Беларуси. Эта программа имеет межотраслевой характер и базируется на основных положениях Концепции государственной политики в области информатизации.

В данную программу, в целях дальнейшего развития процессов информатизации в Республике Беларусь, ежегодно вносятся изменения и дополнения в Постановлениях Совета Министров Республики Беларусь.

Основной целью Программы «Электронная Беларусь» является формирование в республике единого информационного пространства как одного из этапов перехода к информационному обществу, обеспечивающего создание условий для повышения эффективности функционирования экономики, государственного и местного управления, обеспечения прав на свободный поиск, передачу, распространение информации о состоянии экономического и социального развития общества. Это должно быть обеспечено за счет создания общегосударственной информационной системы и формирования соответствующего национального информационного ресурса.

Программа должна обеспечивать информационную безопасность Республики Беларусь, создание и масштабное использование ИКТ, в том числе специального назначения. Ее реализация рассматривается как необходимое условие устойчивого социально-экономического развития и экономического роста, повышения эффективности модернизации экономики и системы государственного управления, укрепления влияния государства в выравнивании социально-экономического и культурного уровня жизни в регионах страны в соответствии с программами социально-экономического развития республики.

«Электронная Беларусь» включает в себя несколько приоритетных направлений:

1. Создание общегосударственной автоматизированной информационной системы, основной задачей которой является формирование единого национального информационного ресурса.

2. Развитие телекоммуникационной инфраструктуры и создание пунктов доступа к открытым информационным системам. Этими пунктами могут быть и различные сети общего пользования, и разнообразные Интернет-кафе и классы, и терминалы в университетах, школах, библиотеках и многое другое.

3. Развитие и совершенствование ИКТ и формирование экспортно-ориентированной отрасли ИТ-индустрии. Таким образом, IT-индустрия официально признана перспективной, и теперь, вероятно, она будет всячески стимулироваться государством, ведь для страны с нехваткой природных ресурсов именно передовые технологии могут стать важным источником пополнения бюджета.

4. Совершенствование законодательной базы и системы государственного регулирования в сфере информатизации, создание правовых основ для широкого использования информационно-коммуникационных технологий во всех сферах общественной жизни республики.

5. Совершенствование деятельности государственных органов на основе использования ИКТ (создание автоматизированных информационно-аналитических систем, которые должны усовершенствовать и повысить эффективность работы государственных органов и органов местного самоуправления).

6. Развитие процессов информатизации в секторе реальной экономики, в том числе создание системы электронной торговли и логистики. При этом само понятие «электронной торговли» идет гораздо дальше привычных магазинов в Интернете и представляет собой определенную систему правил международной торговли, а также их использование, которое призвано существенно упростить торговлю и сократить затраты. Предполагается, что создание системы электронной торговли позволит сэкономить от 20 до 40 процентов финансовых средств, направляемых на подготовку и проведение торгов и организацию закупок, максимально исключить недобросовестную конкуренцию и злоупотребления со стороны продавцов и посредников в торговле, органично вписать экономику республики в международную экономическую систему, что является одним из условий вступления Беларуси во Всемирную торговую организацию.

7. Развитие системы подготовки и переподготовки специалистов по ИКТ и квалифицированных пользователей, а также формирование профессиональных образовательных программ и создание для их реализации аппаратных и программных средств, в том числе и системы дистанционного обучения.

8. Содействие развитию культуры и средств массовой информации посредством внедрения ИКТ — создание информационных ресурсов Национальной библиотеки, других ведущих библиотек, ресурсов культурологического профиля и представления их в национальном секторе Интернета, формирование электронной энциклопедии белорусской культуры, а также машинного фонда белорусского языка. Разработка национального новостного сервера в Интернете.

9. Совершенствование системы информационной безопасности республики с учетом Концепции национальной безопасности.

По окончанию программы «Электронная Беларусь» должны быть завершены работы по созданию общегосударственной автоматизированной информационной системы, сформирована единая информационная и телекоммуникационная инфраструктура, обеспечено внедрение системы электронной торговли для государственных нужд на республиканском уровне, стандартизованного электронного документооборота и систем обеспечения национальной безопасности.

Одним из важных результатов программы должно стать расширение числа пользователей сети Интернет и объемов получаемых с ее помощью услуг. Это расширение, в свою очередь, должно позволить снизить тарифы для пользователей научно-образовательной сферы, а также для организаций, задействованных в разработке информационных технологий.

Таким образом, программа «Электронная Беларусь» определяет основные направления стратегии развития информационного общества, основанного на широком распространении и обмене информацией, а также на подлинном участии всех заинтересованных сторон (правительства, частного сектора и гражданского общества) в процессах включения страны в мировое информационное пространство и ликвидации «цифрового неравенства».

В ходе реализации Программы в 2003—2006 годах были завершены в полном объеме и приняты работы по ряду проектов, в рамках которых разработаны и внедрены:

кадровый реестр Главы Государства;

типовой проект по созданию региональной автоматизированной информационно-аналитической системы на базе Брестской области;

единая информационная система контроля за выполнением поручений Главы государства в государственных органах;

автоматизированная система формирования информационных ресурсов Государственного кадастра Гомельской области и на ее основе аппаратно-программный комплекс информационно-аналитической системы поддержки принятия решений;

пилотный проект типовой информационной системы учета в товаро-транспортной сети «производитель сельхозпродукции — транспортировка — магазин» на базе предприятий Департамента хлебопродуктов Минсельхозпрода;

интегрированная автоматизированная информационная система по товарам и услугам, сформирован депозитарий штриховых идентификационных кодов производимой в республике продукции;

компьютерный фонд белорусского языка и информационная система «Машинный фонд белорусского языка», включающая словари, официальные наименования белорусских географических единиц, русско-белорусский и белорусско-русский двуязычные машинные словари;

автоматизированные информационно-аналитические системы по медицинским направлениям на основе электронной истории болезни.

В целях дальнейшего развития процессов информатизации в Республике Беларусь Постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 23 октября 2006 г. № 1396 утвержден новый состав проектов Программы, дополненный новыми проектами со сроками их выполнения в 2007—2010 годах.

Приоритетами нового состава проектов Программы являются создание базовых информационных ресурсов, их объединение и интеграция с другими информационными ресурсами, обеспечение доступа к ним со стороны физических и юридических лиц.

Реализация нового состава проектов Программы позволит сохранить преемственность в развитии разработок и эксплуатации информационных систем, созданных по проектам Программы в период 2003–2006 годы, и обеспечит комплексный своевременный уровень доступа органов государственной власти и управления, населения страны к государственным информационным ресурсам, развитие рынка информационных услуг.

В 2008 году были завершены работы по 20 проектам программы, из которых наиболее значимыми являются пять проектов.

1. Общегосударственная автоматизированная информационная система, обеспечивающая повышение эффективности функционирования государственных органов. В результате выполнения проекта создана техническая инфраструктура на базе РУП «Белтелеком» на основе защищенной виртуальной сети передачи данных, объединяющей сервера системы и технические средства владельцев базовых информационных ресурсов. Разработаны адаптеры и Интернет-портал для обеспечения доступа к информационным ресурсам госорганов, подсистема ведения общегосударственных классификаторов Республики Беларусь. Подключены базовые и иные информационные ресурсы, имеющие государственное значение: единый государственный регистр юридических лиц и индивидуальных предпринимателей Минюста, автоматизированная система «Паспорт» МВД, единый государственный регистр недвижимого имущества Госкомимущества, единый реестр административно-территориальных и территориальных единиц Госкомимущества, государственный реестр плательщиков МНС; централизованный банк данных о документах об образовании, выданных учреждениями образования Республики Беларусь Минобразования.

2. Общереспубликанская база данных для обмена информацией между государственными органами, иными государственными организациями в целях дальнейшей оптимизации работы по обращениям граждан для выдачи справок и других документов на основе заявительного принципа «одно окно». В результате выполнения проекта создана автоматизированная система, обеспечивающая электронное взаимодействие государственных органов и организаций при выполнении административных процедур по принципу «одного окна».

3. Автоматизированная система по сбору сведений от налоговых агентов о доходах плательщиков. В результате выполнения проекта создана общереспубликанская система и обеспечено создание базы данных по сбору налогов от физических лиц — граждан Республики Беларусь.

4. Автоматизированная информационная система идентификации и трассировки сырья и качества сельхозпродукции из него на основе международных стандартов. В результате выполнения проекта автоматизирована товаропроизводящая сеть различных отраслей сельского хозяйства, создана автоматизированная база данных широкой номенклатуры сельскохозяйственной продукции.

5. Программно-аппаратная платформа республиканского удостоверяющего центра инфраструктуры открытых ключей. Разработанная программно-аппаратная платформа имеет возможность взаимодействия с другими ведомственными информационными системами, в которых используется электронная цифровая подпись.

В 2009 году будут выполняться работы, направленные на:

решение задач системного анализа и развития процессов информатизации, связанных с реализацией закона «Об информации, информатизации и защите информации», Стратегией развития информационного общества в Республике Беларусь (внесение стратегии на рассмотрение в правительство — 1 квартал 2009 года);

решение организационных и технических вопросов, обеспечивающих развитие базового комплекса Общегосударственной автоматизированной информационной системы с целью формирования государственной системы оказания электронных информационных услуг на основе использования единых информационных и платежных систем государственного уровня;

участие в выполнении работ по нормативному обеспечению процессов формирования, использования, регистрации государственных информационных ресурсов и государственных информационных систем, оказанию государственных информационных услуг.

В 2009 планируется завершить следующие проекты:

«Разработка и развитие автоматизированной информационной системы Единого государственного регистра юридических лиц и индивидуальных предпринимателей Республики Беларусь (АИС ЕГР Развитие)».

«Разработать и внедрить Государственную информационную систему персонального учета населения Республики Беларусь».

«Разработать стратегию развития информационного общества в Республике Беларусь».

«Разработать и внедрить технические решения электронного документооборота Совета Министров Республики Беларусь».

Разработать технологию и программные средства построения системы Интернет-ресурсов Администрации Президента Республики Беларусь.

«Разработать и внедрить информационно-аналитическую систему Конституционного Суда» .

«Создание автоматизированной информационной системы Верховного Суда (АИС Верховного Суда) и ее интеграция с общим информационным ресурсом органов, учреждений юстиции и судов общей юрисдикции».

«Разработать технологию и программно-аппаратные средства и на их базе создать автоматизированную республиканскую телемедицинскую систему унифицированного электронного консультирования (РС ТЭК)».

«Разработать и создать республиканскую автоматизированную информационно-аналитическую систему «Травма».

«Разработать вторую очередь системы «Мингоринфосервис».

«Разработать и внедрить автоматизированную систему обеспечения деятельности Государственного секретариата Совета Безопасности Республики Беларусь на основе современных информационных технологий».

«Создание интегрированной информационной системы «Электронная оптовая торговля».

и другие.

Будут продолжаться работы по проектам:

«Модернизировать автоматизированную информационную систему обеспечения деятельности Администрации Президента Республики Беларусь на базе новых программно-технологических решений и создания новых подсистем».

«Разработать и внедрить единую автоматизированную систему органов Прокуратуры Республики Беларусь».

«Разработать и ввести в эксплуатацию вторую очередь автоматизированной системы информационного обеспечения пограничных войск».

«Ввести в промышленную эксплуатацию вторую очередь информационной системы управления Государственного военно-промышленного комитета (ИСУ Госкомвоенпрома). Разработать и ввести в промышленную эксплуатацию третью очередь ИСУ Госкомвоенпрома».

«Создать общий информационный ресурс органов, учреждений юстиции и судов общей юрисдикции».

«Создать интегрированную автоматизированную систему управления военными комиссариатами»

«Создание единой республиканской автоматизированной системы по расчету начислений и учету платежей населения за жилищно-коммунальные услуги».

«Развитие информационной системы и базы данных «Конъюнктура цен». Создать интегрированную систему электронного взаимодействия и систему международного обмена информацией».

«Создать на базе Национальной книжной палаты Беларуси информационную систему государственной библиографической информации».

«Разработать дистрибутив защищенной операционной системы для обеспечения деятельности государственных органов».

Рассматривается вопрос о включении в Программу ряда новых проектов:

«Развитие автоматизированной системы обработки информации Аппарата Совета Министров Республики Беларусь — вторая очередь»;

«Разработать и ввести в постоянную эксплуатацию межведомственную распределенную информационную систему «Банк данных электронных паспортов товаров»;

«Разработать централизованный банк данных о детях-сиротах и детях, оставшихся без родительской опеки, включая обязанных лиц»;

«Разработка второй очереди автоматизированной информационной системы «Взаимодействие», включая: развитие функций электронного взаимодействия государственных органов при постановке на учет субъектов хозяйствования по принципу «одно окно»; автоматизацию процедур взаимодействия при открытии и закрытии субъектами хозяйствования расчетных счетов в банках Республики Беларусь»;

«Создать автоматизированную информационную систему местных Советов депутатов (АИС «Местные Советы депутатов»)»;

«Развитие национальной системы электронного декларирования в таможенных органах Республики Беларусь на основе реализации электронного декларирования для всех таможенных режимов и разработки новых программно-технических комплексов в составе Единой автоматизированной системы таможенных органов».


2. Техническое обеспечение информационных технологий

Техническое обеспечение — совокупность технических средств, предназначенных для функционирования информационной системы. Оно выбирается, исходя из объема и сложности решаемых на предприятии (в организации) задач, уровня развития информационных технологий в данной сфере человеческой деятельности (при наличии соответствующих денежных средств).

ЭВМ (компьютер) является универсальным инструментом для решения разнообразных задач по преобразованию информации, но его универсальность определяется не столько аппаратным обеспечением, сколько установленными программными средствами, другими словами, все «знания» компьютера сосредоточены в программах, которые представляют собой точную и подробную последовательность инструкций, представленных на понятном для компьютера языке, по обработке информации. Меняя программы на компьютере можно превратить его в рабочее место дизайнера, бухгалтера или конструктора, статистика или агронома, использовать его для прослушивания музыки, просмотра кинофильмов и других развлечений.

2.1 История развития вычислительной техники

Стремительное развитие цифровой вычислительной техники (ВТ) и становление науки о принципах ее построения и проектирования началось в 40-х гг. XX в., когда технической базой ВТ стала электроника и микроэлектроника, а основой для развития архитектуры компьютеров (называемых ранее ЭВМ) – достижения в области искусственного интеллекта.

До этого времени вычислительная техника сводилась к простейшим устройствам для выполнения арифметических операций над числами. Основой практически всех изобретенных за пять столетий устройств было зубчатое колесо, рассчитанное на фиксацию 10 цифр десятичной системы счисления. Первый эскизный рисунок тринадцатиразрядного десятичного суммирующего устройства на основе таких колес сделал Леонардо да Винчи.

Первым реально осуществленным механическим цифровым вычислительным устройством стала «Паскалина» великого французского ученого Блеза Паскаля (1642), которая представляла собой 6- или 8-разрядное устройство на зубчатых колесах, рассчитанное на суммирование и вычитание десятичных чисел.

Через 30 лет после «Паскалины» появился «арифметический прибор» Готфрида Вильгельма Лейбница – двенадцатиразрядное десятичное устройство для выполнения арифметических операций, включая умножение и деление.

В конце XVIII в. во Франции произошли два события, имеющие принципиальное значение для дальнейшего развития цифровой вычислительной техники:

  •  изобретение Жозефом Жаккаром программного управления ткацким станком с помощью перфокарт;
  •  разработка Гаспаром де Прони технологии вычислений, разделившей численные вычисления на три этапа: разработка численного метода, составление программы последовательности арифметических действий, проведение собственно вычислений путем арифметических операций над числами в соответствии с составленной программой.

Указанные новшества позже были использованы англичанином Чарльзом Беббиджем, осуществившим качественно новый шаг в развитии средств ВТ – переход от ручного к автоматическому выполнению вычислений по составленной программе. Им был разработан проект аналитической машины – механической универсальной цифровой вычислительной машины с программным управлением (1830—1846). Машина состояла из пяти устройств: арифметическое (АУ); запоминающее (ЗУ); управления (УУ); ввода (УВВ); вывода (УВ).

Именно из таких устройств и состояли первые ЭВМ, появившиеся спустя 100 лет. АУ строилось на основе зубчатых колес, на них же предлагалось реализовать ЗУ (на тысячи пятидесятиразрядных чисел). Для ввода данных и программы использовались перфокарты. Предполагаемая скорость вычислений – сложение и вычитание за 1 с, умножение и деление – за 1 мин. Помимо арифметических операций имелась команда условного перехода.

Следует отметить, что хотя и были созданы отдельные узлы, всю машину из-за ее громоздкости создать не удалось. Только зубчатых колес для нее понадобилось бы более пятидесяти тысяч. Изобретатель намечал использовать паровую машину для приведения в действие своей аналитической машины.

В 1870 г. (за год до смерти Беббиджа) английский математик Джевонс сконструировал первую в мире логическую машину, позволяющую механизировать простейшие логические выводы.

Создателями логических машин в дореволюционной России были Павел Дмитриевич Хрущев (1849-1909) и Александр Николаевич Щукарев (1884-1936).

Гениальную идею Беббиджа осуществил американский ученый Говард Айкен, создавший в 1944 г. первый релейно-механический компьютер. Основные блоки (арифметики и памяти) были исполнены на зубчатых колесах. Если Беббидж намного опередил свое время, то Айкен, использовав все те же зубчатые колеса, в техническом плане при реализации идеи Беббиджа использовал устаревшие решения.

Следует отметить, что в 1934 г. немецкий студент Конрад Цузе, работавший над дипломным проектом, решил сделать цифровую вычислительную машину с программным управлением. Им впервые в мире была использована двоичная система счисления. Она была двоичной 22-разрядной с плавающей запятой на шестьдесят четыре числа и работала на чисто механической (рычажной) основе. В 1937 г. на машине Z1 были произведены первые вычисления.

В том же 1937 г. Джон Атанасов (болгарин по происхождению, живший в США) начал разработку специализированного компьютера, впервые в мире применив электронные лампы (300 ламп).

В 1942—43 гг. в Англии с участием Алана Тьюринга была создана вычислительная машина «Колоссус». Эта машина, состоящая из двух тысяч электронных ламп, предназначалась для расшифровки радиограмм германского вермахта. Поскольку работы Цузе и Тьюринга были секретными, о "их в то время знали немногие и поэтому они не вызвали какого-либо резонанса в мире. Только в 1946 г. появилась информация об ЭВМ «ЭНИАК» (электронный цифровой интегратор и компьютер), созданной в США Д. Мочли и П. Эккертом, с применением электронной техники. В машине использовалось восемнадцать тысяч электронных ламп, и она выполняла около трех тысяч операций в секунду. Однако машина оставалась десятичной, а се память составляла лишь двадцать слов. Программы хранились вне оперативной памяти.

Почти одновременно в 1949-52 гг. ученые Англии, Советского Союза и США (Морис Уилкс, ЭВМ «ЭДСАК», 1949 г.; Сергей Лебедев, ЭВМ «МЭСМ», 1951 г.; Исаак Брук, ЭВМ «Ml», 1952 г.; Джон Мочли и Преспер Эккерт, Джон фон Нейман ЭВМ «ЭДВАК», 1952 г.) создали ЭВМ с хранимой в памяти программой.

Выделяют пять поколений ЭВМ.

Первое поколение (1945-1954) характеризуется появлением техники на электронных лампах. Это эпоха становления вычислительной техники. Большинство машин первого поколения были экспериментальными устройствами и создавались с целью проверки тех или иных теоретических положений. Вес и размеры этих компьютеров были такими, что они нередко требовали отдельных зданий.

Основоположниками компьютерной науки по праву считаются Клод Шеннон – создатель теории информации, Алан Тьюринг – математик, разработавший теорию программ и алгоритмов, и Джон фон Нейман — автор конструкции вычислительных устройств, которая до настоящего времени лежит в основе большинства компьютеров. В те же годы возникла еще одна новая наука, связанная с информатикой, – кибернетика – наука об управлении как одном из основных информационных процессов. Основателем кибернетики является американский математик Норберт Винер.

Во втором поколении (1955-1964) вместо электронных ламп использовались транзисторы, а в качестве устройств памяти стали применяться магнитные сердечники и барабаны – прототипы современных жестких дисков. Все это позволило сократить габариты и стоимость компьютеров, которые тогда впервые стали производиться на продажу.

Но главные достижения этой эпохи относятся к области программ. Во втором поколении впервые появилось то, что сегодня называется операционной системой. Тогда же были разработаны первые языки высокого уровня – Фортран, Алгол, Кобол. Два этих важных усовершенствования позволили значительно упростить и ускорить написание программ для компьютеров. При этом расширялась сфера применения компьютеров. Теперь уже не только ученые могли рассчитывать на доступ к вычислительной технике, поскольку компьютеры нашли применение в планировании и управлении, а некоторые крупные фирмы даже начали компьютеризировать свою бухгалтерию, предвосхищая этот процесс на двадцать лет.

В третьем поколении (1965-1974) впервые стали использоваться интегральные схемы – целые устройства и узлы из десятков и сотен транзисторов, выполненные на одном кристалле полупроводника (микросхемы). В то же время появлялась полупроводниковая память, которая и до настоящего времени используется в персональных компьютерах в качестве оперативной.

В те годы производство компьютеров приняло промышленный размах. Фирма IBM первой реализовала серию полностью совместимых друг с другом компьютеров от самых маленьких, размером с небольшой шкаф (меньше тогда еще не делали), до самых мощных и дорогих моделей. Наиболее распространенным в те годы было семейство System/360 фирмы IBM, на основе которого в СССР была разработана серия ЕС ЭВМ. Еще в начале 1960-х гг. появились первые мини-компьютеры – маломощные компьютеры, доступные по цене небольшим фирмам или лабораториям. Мини-компьютеры были первым шагом на пути к персональным компьютерам, пробные образцы которых были выпущены только в середине 1970-х гг.

Между тем количество элементов и соединений, умещающихся в одной микросхеме, постоянно росло, и в 1970-е гг. интегральные схемы содержали уже тысячи транзисторов.

В 1971 г. фирма Intel выпустила первый микропроцессор, который предназначался для только появившихся настольных калькуляторов. Это изобретение произвело в следующем десятилетии настоящую революцию. Микропроцессор является главной составляющей частью современного персонального компьютера.

На рубеже 1960-70-х гг. (1969) появилась первая глобальная компьютерная сеть ARPA, прототип современной сети Интернет. В том же 1969 г. одновременно появились операционная система Unix и язык программирования С («Си»), оказавшие огромное влияние на программный мир и до сих пор сохраняющие свое главенствующее положение.

Четвертое поколение (1975-1985) характеризуется небольшим количеством принципиальных новаций в компьютерной науке. Прогресс шел в основном по пути развития того, что уже изобретено и придумано, прежде всего, за счет повышения мощности и миниатюризации элементной базы и самих компьютеров.

Самая главная новация четвертого поколения — это появление в начале 1980-х гг. персональных компьютеров. Благодаря им вычислительная техника становится по-настоящему массовой и общедоступной. Несмотря на то, что персональные и мини-компьютеры по-прежнему по вычислительной мощности отстают от солидных машин, большая часть новшеств, таких как графический пользовательский интерфейс, новые периферийные устройства, глобальные сети, связана с появлением и развитием именно этой техники.

Большие компьютеры и суперкомпьютеры, конечно же, продолжают развиваться. Но теперь они уже не доминируют в компьютерном мире, как было раньше.

Некоторые характеристики вычислительной техники четырех поколений приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1 Поколения вычислительной техники

Характеристика

Поколение

первое

второе

третье

четвертое

Основной элемент

Электронная

лампа

Транзистор

Интегральная схема

Большая интегральная схема (микропроцессор)

Количество ЭВМ в мире, шт.

Сотни

Тысячи

Десятки тысяч

Миллионы

Размер ЭВМ

Большой

Значительно меньший

Мини-ЭВМ

МикроЭВМ

Быстродействие (условное) операций/ с

Несколько

единиц

Несколько десятков единиц

Несколько тысяч единиц

Несколько десятков тысяч единиц

Носитель информации

Перфокарта, перфолента

Магнитная

лента

Диск

Гибкий

диск

Пятое поколение (1986 г. до настоящего времени) в значительной мере определяется результатами работы японского Комитета научных исследований в области ЭВМ, опубликованными в 1981г. Согласно этому проекту ЭВМ и вычислительные системы пятого поколения кроме высокой производительности и надежности при более низкой стоимости с помощью новейших технологий должны удовлетворять следующим качественно новым функциональным требованиям:

  •  обеспечить простоту применения ЭВМ путем реализации систем ввода/вывода информации голосом, а также диалоговой обработки информации с использованием естественных языков;
  •  обеспечить возможность обучаемости, ассоциативных построений и логических выводов;
  •  упростить процесс создания программных средств путем автоматизации синтеза программ по спецификациям исходных требований на естественных языках;
  •  улучшить основные характеристики и эксплуатационные качества вычислительной техники для удовлетворения различных социальных задач, улучшить соотношения затрат и результатов, быстродействия, легкости, компактности ЭВМ;
  •  обеспечить разнообразие вычислительной техники, высокую адаптируемость к приложениям и надежность в эксплуатации.

В настоящее время ведутся интенсивные работы по созданию оптоэлектронных ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой, представляющих собой распределенную сеть большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

2.3 Классификация ЭВМ по назначению и функциональным возможностям 

ЭВМ можно классифицировать по ряду признаков.

1. По принципу действия ЭВМ делятся на три больших класса в зависимости от формы представления информации, с которой они работают:

  •  АВМ – аналоговые вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения);
  •  ЦВМ – цифровые вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной (цифровой) форме;
  •  ГВМ – гибридные вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной как в цифровой, так и аналоговой форме. ГВМ совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. Их целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами.

По назначению ЭВМ можно разделить на три группы:

1. Универсальные (общего назначения) — предназначены для решения самых различных задач: инженерно-технических, экономических, математических, информационных и др., отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Они широко используются в вычислительных центрах коллективного пользования и в других мощных вычислительных комплексах. Характерными чертами универсальных ЭВМ является: высокая производительность; разнообразие форм обрабатываемых данных при большом диапазоне их изменения и высокой степени их представления; обширная номенклатура выполняемых операций, как арифметических, логических, так и специальных; большая емкость оперативной памяти; развитая организация системы ввода-вывода информации, обеспечивающая подключение разнообразных видов внешних устройств.

2. Проблемно-ориентированные — служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими процессами. Они используются для регистрации, накопления и обработки относительно небольших объемов данных, выполнения расчетов по относительно несложным алгоритмам. Проблемно-ориентированные ЭВМ обладают ограниченными по сравнению с универсальными ЭВМ аппаратными и программными ресурсами.

3. Специализированные — используются для решения узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. Узкая ориентация ЭВМ позволяет четко определить их структуру, существенно снизить сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности их работы. К специализированным ЭВМ можно отнести, например, программируемые микропроцессоры специального назначения.

По размерам и функциональным возможностям ЭВМ делятся на:

Сверхбольшие (суперЭВМ) — мощные многопроцессорные вычислительные машины с быстродействием от сотен миллионов до десятков миллиардов операций в секунду с большим объемом оперативной и внешней (дисковой) памяти, которые используются для сложных научных расчетов.

Большие ЭВМ (Mainframe — мэйнфреймы) — вычислительные машины, имеющие производительность десятки миллионов операций в секунду и многопользовательский режим работы. Основные направления эффективного применения мэйнфреймов — это решение научно-технических задач, работа в вычислительных системах с пакетной обработкой информации, работа с большими базами данных, управление вычислительными сетями и их ресурсами.

Малые (мини-ЭВМ) по основным характеристикам приближены к большим ЭВМ, но они более компактны и значительно дешевле больших ЭВМ. Мини-ЭВМ используются чаще всего для управления технологическими процессами, а также успешно применяются для вычислений в многопользовательских вычислительных системах, в системах автоматизированного проектирования, в системах моделирования и искусственного интеллекта.

Микро-ЭВМ обязаны своим появлением изобретению микропроцессора, наличие которого служило первоначально определяющим признаком микро-ЭВМ, хотя сейчас микропроцессоры используются во всех без исключения классах ЭВМ. Микро-ЭВМ выполняют как индивидуальное обслуживания пользователя, так и работу в автоматизированных системах управления.

Микро-ЭВМ делятся на универсальные и специализированные, которые, в свою очередь, могут быть многопользовательские и однопользовательские.

Универсальные многопользовательские микро-ЭВМ — мощные микро-ЭВМ, оборудованные несколькими видеотерминалами и функционирующие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать на них сразу нескольким пользователям.

Универсальные однопользовательские микро-ЭВМ — персональные компьютеры.

Специализированные многопользовательские микро-ЭВМ — сервера — используются в сетевых вычислительных системах.

Специализированные однопользовательские микро-ЭВМ — рабочие станции — используются для выполнения определенного вида работ (графических, инженерных, издательских и др.).

Следует отметить, что приведенная выше классификация ЭВМ носит достаточно условный характер и может быть расширена по ряду других признаков.

2.5 Принципы строения и функционирования ЭВМ Джона фон Неймана

Большинство современных ЭВМ функционирует на основе принципов, сформулированных в 1945 г. американским ученым венгерского происхождения Джоном фон Нейманом.

  1.  Принцип двоичного кодирования. Согласно этому, вся информация, поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью двоичных символов (сигналов).
  2.  Принцип программного управления. Компьютерная программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
  3.  Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти, поэтому ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.
  4.  Принцип адресности. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек, любая из которых доступна процессору в любой момент времени.

Согласно фон Нейману, ЭВМ состоит из следующих основных блоков (рис. 2.1):

1) устройство ввода/вывода информации;

2) память ЭВМ;

3) процессор, включающее устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ).

  •  

Рис. 2.1. Структура ЭВМ Джона фон Неймана

В ходе работы ЭВМ информация через устройства ввода попадает в память. Процессор извлекает из памяти обрабатываемую информацию, работает с ней и помещает в нее результаты обработки. Полученные результаты через устройства вывода сообщаются человеку.

Память ЭВМ состоит из двух видов памяти: внутренней (оперативной) и внешней (долговременной).

Оперативная память – это электронное устройство, которое хранит информацию, пока питается электроэнергией. Внешняя память – это различные магнитные носители (ленты, диски), оптические диски.

За прошедшие десятилетия процесс совершенствования ЭВМ шел в рамках приведенной обобщенной структуры.

2.6  Персональные компьютеры и их классификация 

Как указывалось выше, персональный компьютер (ПК) представляет собой универсальную однопользовательскую микроЭВМ.

В общем случае, для удовлетворения потребностей пользователя ПК должен обладать следующими свойствами:

иметь относительно небольшую стоимость;

обеспечивать автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды;

обеспечивать гибкость архитектуры, делающей возможным ее перестройку для разнообразных применений в сфере управления, науки, образования, в быту;

иметь достаточно простую операционную систему и программное обеспечение, чтобы с ПК мог работать пользователь без специальной профессиональной подготовки;

и др.

Класс ПК имеет отдельную классификацию, которая может быть следующей.

Первый признак, по которому делятся компьютеры, — это «платформа». Большинство компьютеров в Беларуси являются IBM PC-совместимыми.

Вторая классификация — по назначению, исходя из которого ПК условно можно разделить на домашние компьютеры; рабочие станции (офисные компьютеры); «настольные издательства» и сервера (компьютеры-распорядители, контролирующие локальную сеть предприятия или узел Internet).

В соответствии с международным стандартом-спецификацией PC99 ПК по назначению делятся на следующие категории:

1. Массовый ПК (Consumer PC);

2. Деловой ПК (Office PC);

3. Портативный ПК (Mobile PC);

4. Рабочая станция (Workstation PC);

5. Развлекательный ПК (Entertainment PC).

Большинство ПК, присутствующих в настоящее время на рынке, попадают в категорию массовых ПК. Для деловых ПК обычно минимизированы требования к средствам воспроизведения графики, а к средствам работы со звуковыми данными требования вообще не предъявляются. Для портативных ПК обязательным является наличие средств для создания соединений удаленного доступа. В категории рабочих станций повышены требования к устройствам хранения данных, а в категории развлекательных ПК — к средствам воспроизведения звука и видео.

По конструктивным особенностям можно выделить следующие классы ПК:

Настольные компьютеры (Desktop).

Настольные мини-компьютеры (LCD PC, slim-desk) — конкуренты ноутбуков. Их корпус примерно в четыре раза меньше, чем у desktop; функциональные возможности больше чем у ноутбуков, но также есть ограничения в модернизации.

Планшетные компьютеры (Tablet PC) — «компьютер будущего»: процессор и «все внутренности» находятся за ЖКД, а экран чувствителен к нажатию (на значки надо нажимать пальцем, а вводить информацию специальным электронным пером).

Портативные компьютеры (ноутбуки) — обычно обладают теми же возможностями, что и стационарные (настольные) ПК, включая работу с CD/DVD и подключение к вычислительным сетям. Компактны, имеют вес от 2 до 5 кг, оснащены ЖКД.

Субноутбуки — ПК от очень маленьких с ЖКД 8 дюймов до «почти ноутбуков». Не имеют CD/DVD дисковода, но могут содержать модем и сетевую карту. Весят в 1,5—2 раза меньше ноутбуков, но имеют не очень высокую производительность.

Карманные компьютеры (PalmTop или PDA — Personal Digital Assistant) — используются как органайзер и записная книжка, для чтения электронных книг, как мультимедиа-центр и т.д. Позволяют вводить информацию специальным пером (но можно подключить клавиатуру). Оснащены средствами подключения к стационарным компьютерам. У компьютеров типа PDA объем возможностей обычно сокращен, некоторые из них только позволяют выполнять записи текстов, несложные вычисления и вести расписание.

2.7 Основные компоненты и переферийные устройства ПК 

Конструктивно ПК состоит из системного блока, монитора, клавиатуры, мыши и внешних (периферийных) устройств.

Системный блок (корпус) представляет собой коробку из металла и пластмассы с блоком питания, в которой предусмотрены «посадочные места» для основных компонентов компьютера: системной (материнской) платы, накопителей (винчестера, дисковода, CD/DVD-приводов) и др. Системный блок характеризуется жёсткостью конструкции корпуса, мощностью блока питания, количеством «посадочных мест» и системой вентиляции.

Материнская (системная) плата несет на себе главные компоненты компьютера. Именно к ней подключаются все другие устройства, входящие в состав системного блока ПК. Функции материнской платы — связь и координация действий всех устройств компьютера, передача сигнала от одного устройства к другому с помощью системной шины.

Существуют материнские платы с интегрированными устройствами, заменяющими видеокарту, звуковую и сетевую карту. Однако большинство материнских плат содержит лишь основные узлы, а дополнительные внутренние устройства располагаются на отдельных (дочерних) платах, которые вставляются в специальные слоты расширения (щелевидные разъемы) на материнской плате.

Рис. 2.1. Вид материнской платы

На современной материнской плате могут присутствовать следующие разъемы (рис. 2.1):

1. Разъем для установки процессора.

2. Разъемы-»слоты» стандарта PCI и PCI-Express двух типов: короткие PCI-Express x1 и длинные (с более высокой скоростью передачи данных) PCI-Express x16 для подключения дополнительных плат (звуковой карты, видеокарты, встроенного модема и др.).

3. Разъем APG — слот, предназначенный для установки видеокарты (на старых материнских платах).

4. Слоты для установки оперативной памяти. Они привязаны к типу оперативной памяти и обычно на плате устанавливаются слоты для одного типа модулей памяти.

5. Разъемы для подключения накопителей: IDE — Imbedded Drive Electronics, SerialATA (SATA) и Floppy, а на некоторых платах SCSI — Small Computer Systems Interface.

Помимо разъемов на материнской плате имеются контроллеры (портов ввода-вывода, SATA, FireWire, сетевой и пр.), дополнительные контактные группы для подключения портов USB и IEEE1394 (FireWire), порта S/PDIF, а также звуковой кодек и другие элементы.

Материнская плата характеризуется: базовым набором микросхем (чипсетом); типом шины; видом и количеством слотов и контроллеров; типом поддерживаемой оперативной памяти; наличием интегрированных устройств; форм-фактором; фирмой производителем и т.д.

Базовый набор микросхем (чипсет) — самый важный показатель, от него напрямую зависят самые важные характеристики материнской платы — тип шины, скорость передачи данных, число поддерживаемых моделей процессоров, базовый тип оперативной памяти и параметры работы с ней и т.д. Каждый чипсет, как правило, сформирован под конкретное поколение процессоров.

Современный процессор не может работать без соответствующей системы охлаждения (max допустимая температура процессора порядка 90 градусов), поэтому на процессор устанавливается кулер — специальный вентилятор-охладитель. Большинство кулеров снабжены металлическим радиатором, «снимающим» тепло с поверхности кристалла. Радиатор современных кулеров, как правило, сделан из алюминия со специальными медными вставками (для улучшения теплопроводности).

Структурная схема ПК

Упрощенная структурная схема ПК представлена на рис. 2.2 (без выделения в качестве отдельных элементов материнской платы и блока питания).

Рассмотрим основные элементы данной схемы.

Процессор (микропроцессор) является основным элементом ПК и предназначен для управления работой всего ПК, а также для выполнения операций по обработке информации.

Системная шина — основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. Она включает в себя шину данных, адресную шину, шину инструкций (управления) и шину питания, обеспечивая три направления передачи информации:

1. Между процессором и основной памятью;

2. Между процессором и портами ввода-вывода внешних устройств;

3. Между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств.

Рис. 2.2. Упрощенная структурная схема ПК

Важнейшими функциональными характеристиками системной шины являются количество обслуживаемых ею устройств и ее пропускная способность, т.е. максимальная скорость передачи информации. Пропускная способность шины зависит от ее разрядности и тактовой частоты, на которой шина работает.

Все внешние устройства (точнее, их порты ввода-вывода) через соответствующие унифицированные разъемы подключаются к шине через адаптеры (специальные устройства сопряжения и обмена) или через контроллеры (электронные управляющие схемы).

Видеоадаптер (видеокарта) предназначен для подключения монитора к компьютеру. Его основное назначение — формирование видеосигнала для отображения данных на мониторе. Кроме этого, многие видеоадаптеры имеют дополнительные мультимедийные возможности: прием изображений с внешнего источника (видеокамера, видеомагнитофона или телевизионной антенны), вывод изображения на внешние источники (телевизор или видеомагнитофон), декодирование видеосигнала, поступающего с дисков VideoCD или DVD и др.

Видеоадаптер характеризуется:

графическим чипом (чипсетом);

объемом и типом видеопамяти (оперативной памяти видеоадаптера);

разрешающей способностью (максимальным количеством точек по горизонтали и вертикали, которое он способен воспроизвести на экране);

цветовым режимом (количеством отображаемых цветов);

максимальной частотой развертки (частотой обновления кадров);

интерфейсом подключения к системной плате;

дополнительными мультимедийными возможностями;

поддержкой цифрового интерфейса;

и др.

Адаптеры портов ввода-вывода обслуживают разнообразные внешние устройства, присоединение которых к ПК осуществляется через специальные схемные элементы — порты. В зависимости от способа передачи информации различают следующие порты:

Параллельные порты (LPT) позволяют передавать за один такт целый байт информации и применяются для быстрой связи на небольших расстояниях.

Последовательные порты (COM) за один такт передают один бит и, в общем случае, работают медленнее, но позволяют передавать данные на большие расстояния. Следует, однако, отметить, что современные последовательные порты типа USB и IEEE1394 превосходят по скорости параллельные, и поэтому вытесняют последние.

Специальные порты служат для подключения клавиатуры, микрофона и динамиков (для управления последними используется звуковая карта).

Игровой порт служит для подключения специального механического устройства джойстика, используемого в компьютерных играх.

Сетевой адаптер (сетевая плата) предназначен для сопряжения компьютера с физическим каналом передачи данных, т.е. для объединения ПК в локальную сеть. Сетевой адаптер осуществляет двунаправленную транспортировку данных: прием сигналов из канала и передачу их на шину компьютера или наоборот — прием данных из компьютера и передачу их на канал. При этом сетевой адаптер выполняет все необходимые преобразования структуры передаваемых сообщений строго в соответствии со стандартами, по которым построена данная вычислительная сеть.

Контроллеры НЖМД, НГМД и НОД обеспечивают подключение и функционирование накопителей на жестких магнитных дисках (винчестеров), накопителя на гибких магнитных дисках (дисковода), накопителей на оптических дисках (CD/DVD-приводов).

Внутренняя память ПК предназначена для хранения и обработки данных.

Емкость памяти измеряется в Байтах (1Байт = 8 Бит), Килобайтах (1 Кбайт = 1024 Байт), Мегабайтах (1Мбайт = 1024 Кбайт), Гигабайтах (1Гбайт = 1024 Мбайт), Терабайтах (1Тбайт = 1024 Гбайт).

Выделяют следующие виды внутренней памяти:

1. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, ROM — read only memory) — память для хранения программ управления работой и тестирования устройств ПК. Важнейшая микросхема ПЗУ — модуль BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода/вывода), в котором хранятся программы автоматического тестирования устройств после включения компьютера и загрузки ОС в оперативную память. ПЗУ сохраняет информацию и при отключенном питании компьютера, т.е. является энергонезависимой памятью. Большинство микросхем ПЗУ являются масочными (программируются изготовителем) — внести в них изменение невозможно.

2. Полупостоянное запоминающее устройство (ППЗУ,CMOS — Complementary Metal-Oxide Semiconductor)– память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки — используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы. Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS.

3. Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, RAM — random access memory) — память для оперативной записи (оперативная память), хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе, выполняемом ПК в текущий период времени. Главными достоинствами оперативной памяти являются ее высокое быстродействие и возможность обращения к каждой ячейке памяти отдельно (прямой адресный доступ к ячейке). В качестве особенности ОЗУ следует отменить невозможность сохранения в ней информации после выключения питания ПК (энергозависимость).

Оперативная память выпускается в виде микросхем, собранных в специальные модули памяти, определенного типа и объема.

4. Кэш-память — служит буфером между оперативной памятью и микропроцессором и позволяет увеличить скорость выполнения операций, т.к. является сверхбыстродействующей. В нее помещаются данные, которые процессор получил, и будет использовать в ближайшие такты своей работы. При обращении микропроцессора к памяти сначала ищутся данные в кэш-памяти, а затем, если остается необходимость, в оперативной памяти.

Процессор и его основные характеристики

Важнейший компонент любого компьютера — его процессор (микропроцессор) — программно-управляемое устройство обработки информации, выполненное в виде одной или нескольких больших или сверхбольших интегральных схем.

В состав процессора входят следующие компоненты:

устройство управления — формирует и подает во все элементы ПК в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций;

арифметическо-логическое устройство (АЛУ) — предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией;

сопроцессор — дополнительный блок, необходимый для сложных математических вычислений и при работе с графическими и мультимедийными программами;

регистры общего назначения — быстродействующие ячейки памяти, используемые в основном как различные счетчики и указатели на адресное пространство ПК, обращение к которым позволяет значительно увеличить быстродействие выполняемой программы;

кэш-память — блок высокоскоростной памяти для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, обрабатываемой в данный момент времени или используемой в вычислениях. Это позволяет повысить производительность процессора;

шина данных — интерфейсная система, реализующая обмен данными с другими устройствами ПК;

генератор тактовых сигналов (импульсов);

контроллер прерываний;

и др.

Основными характеристиками процессора являются:

Тактовая частота — количество элементарных операций (тактов), которые процессор выполняет в одну секунду. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц) или гигагерцах (ГГц). Чем выше тактовая частота, тем быстрее работает процессор. Это утверждение верно для одного поколения процессоров, поскольку в разных моделях процессоров для выполнения определенных действий надо разное количество тактов.

Разрядность — количество двоичных разрядов (битов) информации, которое обрабатывается (или передается) за один такт. Разрядность также определяет количество двоичных разрядов, которое может быть использовано в процессоре для адресации оперативной памяти.

Процессоры также характеризуются: типом процессорного «ядра» (технологией производства, определяемой толщиной минимальных элементов микропроцессора); частотой шины, на которой они работают; размером кэш-памяти; принадлежностью к определенному семейству (а также поколению и модификации); «форм-фактором» (стандартом устройства и внешнего вида) и дополнительными возможностями (например, наличием специальной системы «мультимедийных команд», предназначенных для оптимизации работы с графикой, видео и звуком).

На сегодняшний день практически все настольные IBM PC-совместимые компьютеры имеют процессоры двух основных производителей (двух семейств) — Intel и AMD.

За всю историю развития IBM PC, в семействе микропроцессоров Intel сменилось восемь основных поколений (от i8088 до Pentium IV). Кроме того, корпораця Intel выпускала и выпускает побочные поколения процессоров Pentium (Pentium Pro, Pentium MMX, Intel Celeron и др.). Поколения микропроцессоров Intel отличаются скоростью работы, архитектурой, форм-фатором и т.д. Причем в каждом поколении выпускаются различные модификации.

Конкурентом микропроцессоров Intel на сегодняшний день является семейство микропроцессоров AMD: Athlon, Sempron, Opteron (Shanghai), Phenom.

Микропроцессоры Intel и AMD не совместимы (хотя и те, и другие соответствуют IBM PC-совместимости и поддерживают одни и те же программы) и требуют соответствующие материнские платы, а иногда и память.

Для ПК типа Macintosh (Apple) производятся собственные процессоры семейства Mac.

Устройства внешней памяти ПК

Для хранения программ и данных в компьютере используют устройства внешней памяти — накопители.

По отношению к компьютеру они могут быть внешними и встраиваемыми (внутренними).

Накопители на жестких магнитных дисках — НЖМД (HDD — hard disk drive) в обиходе называют «винчестером». Они представляет собой совокупность из нескольких дисков (пластин) с нанесенными магнитными слоями, «насажанных» на одну ось электродвигателя и помещенных вместе с магнитными головками и устройствами для их перемещения в специальный металлический корпус.

НЖМД состоит из трех основных блоков:

1. Нескольких дисков, покрытых с двух сторон магнитным материалом, на которые записываются данные.

2. Механики, ответственной за вращение дисков и точное позиционирование системы читающих головок.

3. Электронной начинки — микросхем, ответственных за обработку данных и микросхемы Кэш-памяти.

Он характеризуется следующими параметрами:

объемом диска;

скоростью чтения данных;

средним временем доступа;

скоростью вращения диска;

размером КЭШ-памяти.

типом интерфейса.

Накопители на гибких магнитных дисках — НГМД (FDD — floppy disk drive) представляет собой устройство чтения/записи сменных гибких дисков (флоппи-дисков, дискет). Данные на гибких дисках хранятся подобно данным на винчестере за тем лишь исключением, что диск в дисководе вращается с много меньшей скоростью и он всего один. По мере развития компьютерных технологий диаметр дискеты уменьшался (от 8 до 3,5 дюймов), а плотность записи — увеличивалась (от 160 Кбайт до 1,44 Мбайт). Однако, в настоящее время из-за малой емкости и ненадежности флоппи-диски практически не применяются.

Накопители на оптических (лазерных) дискахНОД как комплектующие для компьютера они стали использоваться с 90-х годов. Наиболее распространенными типами оптических дисков являются CD- и DVD-диски, однако технологии развиваются и появляются новые типы носителей, например Blu-ray Disc.

Поначалу пользователи компьютеров могли работать только с готовыми (записанными) дисками. Устройства CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory — «только для чтения») могли только считывать данные. Затем появились записываемые компакт-диски сначала CD-R (Compact Disk Recordable) — позволяющие выполнить однократную запись на диск, а затем CD-RW (Compact Disk Re-Writable) — допускающие многократную перезапись данных на диске. Соответственно стали выпускаться устройства (приводы), работающие с такими дисками.

Первые устройства были односкоростными, со скоростью считывания 150 Кбайт/с. Эта скорость принята за единицу. Скорость современных устройств задается в единицах, кратных данной скорости. Например, 52-скоростной (52х) CD-ROM читает информацию со скоростью 150x52=7800 Кбайт/с. Скорость чтения современных скоростных устройств может различаться для различных частей компакт-диска. В характеристиках обычно указывается максимальная скорость. Средняя скорость чтения при этом бывает меньше раза в два.

Для устройств CD-RW указываются три различных скорости. Первой принято указывать максимальную скорость записи компакт-дисков. На втором месте стоит скорость перезаписи (обычно эта скорость несколько меньше, чем скорость записи). Последней указывается скорость чтения CD-ROM.

«Классический» CD — «болванка» диаметром 12 см, которая может вместить 700 Мбайт данных или 80 минут аудиоинформации (первоначально — 650 Мбайт/74 минуты). Существуют также CD увеличенной емкости (до 900 Мбайт) и мини-CD (диаметр 8 см, емкость от 160 до 340 Мбайт).

Диски DVD являются развитием технологии хранения информации на лазерных дисках. Особенностью данных дисков является то, что при таких же внешних размерах, как и у CD, на DVD можно записать в десятки раз больше информации. Даже в самом простом варианте — в виде одностороннего однослойного диска — емкость DVD-носителя почти в 7 раз превышает объем CD. Высокая емкость DVD достигается за счет использования записывающего лазера с меньшей, чем у CD длинной волны, что позволяет повысить плотность дорожек.

Вначале был создан формат DVD-Video для хранения на DVD-дисках видеофильмов и DVD расшифровывалось как Digital Video Disc, то есть цифровой видеодиск. В дальнейшем были разработаны форматы DVD-ROM для хранения компьютерных данных и DVD-Audio — для хранения аудиозаписей и теперь для DVD используется название Digital Versatile Disk, что переводится как цифровой универсальный диск.

Как и у CD, у DVD-дисков существуют как промышленно изготавливаемые носители, так и однократно или многократно записываемые диски. Для обычных DVD на однослойный односторонний диск можно записать 4,7 Гб информации, а на двухслойный — 8,5 Гб; на двухсторонний соответственно — 9,4 Гб и 17 Гб.

До 2003 года двухслойными могли быть только «штампованные» заводские диски, но появились приводы DL DVD (Dual Layer DVD), что дало возможность записывать двухслойные диски в домашних условиях. Помимо двухслойных дисков, приводы DL DVD могут записывать и обычные однослойные DVD-диски всех модификаций, а также и CD-диски.

Примечание. в отличие от DL DVD, аббревиатура Dual DVD — это обозначение привода, который может работать с дисками как «плюсового», так и «минусового» форма.

Для дисководов DVD-ROM принята единица скорости чтения, равная восьми скоростям чтения CD-ROM. Таким образом, если в документации к устройству указана четвертая скорость чтения DVD, это соответствует скорости передачи 4800 Кб/с (4х150х8).

Устройства чтения/записи CD– и DVD–дисков (приводы) состоят из двигателя, вращающего компакт-диск, системы загрузки дисков, оптической считывающей системы и устройства управления, размещенных в едином корпусе. Они могут быть внутренними и внешними. Внешние устройства обычно используют для подключения к компьютеру шину USB 2.0 или высокоскоростную шину FireWire (IEEE1394), но могут подключаться и к шине SCSI. Некоторые внешние устройства записи CD-RW имеют независимый источник питания и могут использоваться как носимые проигрыватели компакт-дисков.

Все внутренние приводы компакт-дисков имеют звуковой выход, подключаемый к звуковой плате компьютера. При воспроизведении аудиодисков звуки передаются именно через этот интерфейс. Современные устройства имеют дополнительно цифровой выход и если звуковая плата имеет цифровой вход, то при подключении дисковода по данному интерфейсу качество воспроизведения звука повышается.

Blu-ray Disc, BD (от англ. blue ray — голубой луч и disc — диск) — формат оптического носителя, используемый для записи и хранения цифровых данных, включая видео высокой чёткости с повышенной плотностью. Стандарт Blu-ray получил своё название от использования для записи и чтения коротковолнового «синего» (технически сине-фиолетового) лазера.

Использование в технологии Blu-ray для чтения и записи сине-фиолетового лазер с длиной волны 405 нм (обычные DVD и CD используют красный и инфракрасный лазеры с длиной волны 650 нм и 780 нм соответственно) позволило сузить дорожку вдвое по сравнению с обычным DVD-диском (до 0,32 мкм) и увеличить плотность записи данных.

С момента появления формата в 2006 году и до начала 2008 года у Blu-ray существовал серьезный конкурент — альтернативный формат HD DVD, который являлся дальнейшим развитием формата DVD и мог хранить в три раза больше данных — 15Гб на одном слое. В феврале 2008 года создатель формата Toshiba прекратила разработки в области HD DVD, что положило конец так называемой «войне форматов».

На данный момент доступны диски Blu-ray форматов BD RE (Blu-ray Disc Rewritable), BD R (Blu-ray Disc Recordable) и BD ROM (Blu-ray Disc ROM / Video Distribution Format) размером 120 мм и 80 мм. Диски Blu-ray имеют следующую емкость:

Диаметр диска

Объем (один слой)

Объем (два слоя)

12 см, односторонний

25 Гб

50 Гб

12 см, двухсторонний

50 Гб

100 Гб

8 см, односторонний

7.8 Гб

15.6 Гб

8 см, двухсторонний

15.6 Гб

31.2 Гб

Флэш-память представляет собой особый вид энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти, построенной на основе интегральных микросхем.

Благодаря низкому энергопотреблению, компактности, долговечности и относительно высокому быстродействию, флэш-память идеально подходит для использования в качестве накопителя не только в ПК, но и в таких портативных устройствах, как цифровые фото- и видеокамеры, мобильные телефоны, портативные компьютеры, MP3-плееры, цифровые диктофоны, и т.п.

Можно выделить следующие два вида флэш-памяти:

Flash-накопители, содержащие в себе пластинку «флэш-памяти», появились в 2001 году. На сегодняшний день их емкость достигает 32 Гбайт. Перенос данных с Flash-накопителя на компьютер осуществляется через USB-порт.

Карты Flash-памяти (используются в различных видах мобильных устройств — телефонах, цифровых фотоаппаратах, видеокамерах и др.). Считывать и записывать такие карты можно несколькими способами. Самый простой — подключить к компьютеру устройство, в котором они используются. Однако некоторые устройства работают со скоростью передачи данных, отличной от современных ПК. Поэтому удобнее использовать универсальный картридер, который подключается к USB-порту и обеспечивает максимальную скорость передачи данных.

Стримеры — устройства памяти на магнитной ленте емкостью от 40 Мбайт до десятков Гигабайт. По конструкции и принципу действия напоминает магнитофон. Применяются для операций резервного копирования и архивирования данных винчестера.

Мобильные винчестеры стали использоваться в качестве переносных накопителей уже давно. В принципе, мобильным (переносным) может стать любой винчестер, «упакованный» в соответствующий футляр, который можно подключать к компьютеру через параллельный или USB-порт. Современные модели мобильных винчестеров, подключаемые к скоростным портам USB2.0 или FireWire, удобны и быстры (скорость чтения и записи у них практически такая же, как у встроенных винчестеров и емкость фактически не ограничена).

Частичная «мобильность» винчестера получается при использовании Mobile Rack. В корпус компьютера устанавливаются специальные «салазки», подключенные к обычному кабелю IDE. А уже в них устанавливается переносная «коробочка» с винчестером.

Накопители ZIV (ZIV-drive), представленные в 2001 году компанией Hundai — «среднее» между Flash-накопителями и мобильными винчестерами. С последними их объединяет принцип работы и большая емкость (до 100 Гбайт), а с Flash-накопителями — малый вес, компактность и высокая стоимость мегабайта памяти. В принципе, ZIV — это тот же мобильный винчестер, только очень маленький и изящный, и не нуждающийся в дополнительном питании (необходимую электроэнергию он получает через USB-порт).

Устройства ввода/вывода и их подключение к компьютеру

К современным устройствам ввода-вывода, помимо базовых (клавиатура, мышь, монитор), обеспечивающих минимально необходимые функции ПК, можно отнести различные манипуляторы (трэкбол, тачпад/трекпад, всетовое перо, игровые манипуляторы — джойстики и т.п.), сенсорные экраны, а также перефирийные устройства: принтер, сканер, плоттер, дигитайзер, модем, звуковую карту и др.

Клавиатура является основным устройством для ввода в компьютер информации и команд управления. Клавиатура стационарного компьютера, как правило, представляет собой самостоятельный конструктивный блок. У переносных компьютеров клавиатура входит в корпус и число клавиш на ней значительно меньше, чем у стационарных.

Кроме основного набора клавиш (от 104 до 109), клавиатура может иметь дополнительные кнопки (для работы в Интернет и для управления мультимедийными устройствами). Существуют также клавиатуры с различными дополнительными устройствами ввода, например, с сенсорным указателем, с устройством для считывания штрихового кода (применяются для компьютеров, используемых в качестве кассовых аппаратов) и др.

Стоит также отметить, что выпускаются клавиатуры с изменениями в форме: как бы «разломанные» надвое, изогнутые, снабженные подставками для кистей рук и т.д.

Современные клавиатуры выпускаются как с проводом (PS/2 или USB-интерфейс), так и беспроводные. Беспроводные клавиатуры состоят из собственно клавиатуры и приемопередатчика, использующего высокочастотные радиоволны. Есть также передатчики, использующие инфракрасное излучение, но они не получили большого распространения.

Мышь относится к специальным устройствам для управления курсором и подачи некоторых команд, называемым манипулятор.

Мышь характеризуется следующими основными параметрами:

количеством кнопок (две, три, две кнопки и скроллер (колесико) и т.д.);

конструкцией (оптико-механические, оптические);

способом подключения к компьютеру (к порту PS/2, к USB или беспроводные мыши).

Мониторы предназначены для вывода (отображения) информации и бывают двух основных типов: с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ, CRT) и жидкокристаллические (ЖК/ЖКД, LCD). В качестве монитора также могут быть использованы плоские плазменные панели PDP (Plasma Display Panel).

В большинстве случаев монитор — самостоятельный блок (за исключением портативных компьютеров). Цветные мониторы реализованы RGB (Red-Green-Blue) — моделью, т.е. используются три цвета (красный-зеленый-синий) различной интенсивности (0—255) и их смешивание в различных пропорциях дает все гамму цветов. Минимальная яркость (0) дает черный цвет, а максимальная (255) — белый.

Мониторы характеризуются:

размером по диагонали в дюймах;

разрешающей способностью;

размером зерна люминофора (чем меньше размер зерна, тем более четкое изображение);

частотой развертки (для ЭЛТ должно быть минимум 85 Гц);

наличием дополнительных мультимедийных возможностей;

соответствием стандартам эргономичности и безопасности;

возможностями настройки и коррекции изображения;

наличием дополнительных входов и выходов;

и др.

Помимо вышеперечисленных, ЖК-мониторы также характеризуются: пропорциями экрана, углом обзора, временем отклика, типом матрицы, возможностью работать в панорамном режиме, интерфейсом подключения и др.

Трекбол (TrackBall) — указательное устройство ввода информации об относительном перемещении для компьютера. Аналогично мыши по принципу действия и по функциям. Трекбол функционально представляет собой перевернутую мышь. Шар находится сверху или сбоку, и пользователь может вращать его ладонью или пальцами, при этом не перемещая корпус устройства. Несмотря на внешние различия, трекбол и мышь конструктивно похожи — при движении шар приводит во вращение пару валиков или, в более современном варианте, его сканируют оптические датчики перемещения (как в оптической мыши).

Трекболы отличаются размещением шарика: на некоторых моделях он управляется большим пальцем руки, на других же расположен по центру или правее центра и управляется указательным, средним и безымянным пальцами. На большинстве моделей шарик достигает 4-6 см в диаметре, однако существуют и модели с шариком около 1 см в диаметре. Почти на всех моделях кроме шара и кнопок присутствует также колесо прокрутки.

Тачпад (TouchPad) представляет собой чувствительную контактную площадку, движение пальца по которой вызывает перемещение курсора.

Тачпад поддерживает индустриальный стандарт «мышь» плюс собственные, специфические, расширенные протоколы, т.е. подключив к компьютеру тачпад, ее сразу можно использовать как обычную «мышку», без инсталляции ее собственного драйвера. При инсталляции драйвера тачпад представляет дополнительные возможности.

В подавляющем большинстве современных ноутбуков применяется именно это указательное устройство, обладающее самой высокой надежностью из-за отсутствия движущихся частей.

Тачпады являются устройствами с довольно низким разрешением. Это позволяет использовать их в повседневной работе за компьютером (офисные приложения, веб-браузеры, логические игры), однако делает очень сложной работу в графических редакторах и практически невозможной игру в 3D-шутерах и стратегиях.

Дальнейшим развитием тачпад является TouchWriter — панель тачпад с повышенной чувствительностью, одинаково хорошо работающая как с пальцем, так и со специальной ручкой. Эту панель также можно использовать для создания графических изображений.

Световое перо (стило) — один из инструментов ввода графических данных в компьютер, разновидность манипуляторов. Внешне имеет вид шариковой ручки или карандаша, соединённого проводом с одним из портов ввода-вывода компьютера. Обычно на световом пере имеется одна или несколько кнопок, которые могут нажиматься рукой, удерживающей перо. Ввод данных с помощью светового пера заключается в прикосновениях или проведении линий пером по поверхности экрана ЭЛТ-монитора (невозможно использовать с обычными ЖК-мониторами).

В наконечнике пера устанавливается фотоэлемент, который регистрирует изменение яркости экрана в точке, с которой соприкасается перо, за счёт чего соответствующее программное обеспечение вычисляет позицию, «указываемую» пером на экране и может, в зависимости от необходимости, интерпретировать её тем или иным образом, обычно как указание на отображаемый на экране объект или как команду рисования. Кнопки используются аналогично кнопкам манипулятора типа «Мышь» — для выполнения дополнительных операций и включения дополнительных режимов.

Также световое перо может быть элементом дигитайзера (графического планшета). В этом случае пером пишут или рисуют не по экрану монитора, а по поверхности планшета.

Сенсорный экран — устройство ввода-вывода информации, представляющее собой экран, реагирующий на прикосновения к нему.

Сенсорные экраны используются в платёжных терминалах, информационных киосках, оборудовании для автоматизации торговли, карманных компьютерах, операторских панелях в промышленности.

Принтер — устройство, предназначенные для вывода информации из компьютера. Существует большое число разнообразных моделей принтеров, различающихся принципом действия, интерфейсом, производительностью, функциональными возможностями.

Основными типами принтеров являются матричные (игольчатые), струйные и лазерные.

Матричные принтеры в качестве основного узла они имеют печатающую головку, представляющую собой обойму, несущую тонкие металлические стержни (иглы), которые размещены перпендикулярно бумаге. Печатающая головка движется вдоль печатаемой строки, а иглы в нужный момент ударяют по бумаге через красящую ленту, что обеспечивает изображение символов. Формат матричных принтеров обычно А4 или А3.

Матричные отличаются нетребовательностью к бумаге, позволяют получать несколько копий (печать через копирку), а также могут печатать на рулонной бумаге. Практически все принтеры оборудованы устройством подачи бумаги. У большинства принтеров имеется возможность точного позиционирования вручную печатающей головки, что позволяет производить печать в опеределенное место, например — на печатном бланке.

К недостаткам этих принтеров следует отнести низкую скорость печати, высокий уровень шума и недостаточное качество печати, а также невозможность цветной печати.

Струйные принтеры формируют изображение микрокаплями специальных чернил, выбрасываемых на бумагу через миниатюрные сопла. Этот способ печати обеспечивает более высокое качество печати по сравнению с матричными, а также реализовать цветную печать, которая формируется наложением друг на друга нескольких цветов. Обычный цветной струйный принтер имеет четыре основных цвета: Cyan (голубой-синий), Magenta (пурпурный-красный), Yellow (желтый) и Black (черный). Такую цветовую модель называют CMYK (Cyan-Magenta-Yellow-blaK). В так называемых «фото-принтерах» применяется большее количество цветов, что позволяет повысить качество цветопередачи.

Струйные принтеры могут работать с нестандартными форматами бумаги (например, с конвертами), а также печатать на пленке, ткани и т.п.

Большинство струйных принтеров имеют формат А4, хотя есть и большего размера. Выпускаются также широкоформатные принтеры (как цветные, так и черно-белые), предназначенные для печати плакатов, чертежей, графиков и т.п.

Струйные принтеры практически бесшумны. Однако есть у них и недостатки: невысокая скорость печати, требовательность к качеству бумаги и др.

Лазерные принтеры являются ближайшими родственниками ксерокса, в нем используется тот же самый принцип печати, который позволяет достичь высокого качества печати. Они также отличаются высокой скоростью печати и низкой себестоимостью отпечатка (по сравнению со струйными принтерами).

Формат бумаги у лазерных принтеров обычно А4 или А3, имеется также возможность печати на пленках или иных материалах, отличных от бумаги. Встречаются также модели, способные печатать на рулонной бумаге, а также модели с устройством для двусторонней печати.

Для лазерного принтера важной характеристикой является объем встроенной памяти (буфера печати), поскольку он сначала формирует изображение целиком, а только потом начинает его печатать, причем черно-белые принтеры должны иметь больший объем памяти чем цветные.

При выборе принтера обычно обращают внимание на следующие характеристики:

разрешающую способность (для качественной печати у струйного принтера должно быть разрешение не менее 600 dpi (точек на дюйм), у лазерного — не менее 1200 dpi);

качество и скорость печати;

возможность цветной;

формат бумаги, способ подачи бумаги и наличие автоподатчика;

стоимость печати и расходных материалов (стоимость и ресурсы красящих элементов);

объем встроенной памяти (для лазерных принтеров);

совместимость с имеющимися программами и установленные шрифты;

способ подключения к компьютеру (большинство современных принтеров подключаются через USB-порт, также выпускаются принтеры, подключаемые к стандартному параллельному (LPT) порту или одновременно с возможностью подключения через оба порта);

и др.

Сканер является устройством, которое позволяет оцифровывать (считывать и вводить в компьютер) машинописные тексты, изображения фотографий, рисунков, монет, печатных плат и иных плоских объектов.

Сканеры можно классифицировать по следующим признакам:

способу использования (ручные, планшетные, листопротяжные/роликовые, планетарные/проекционные, барабанные, слайд-сканеры, сканеры штрих-кода);

оптическому разрешению (может колебаться от 300 до нескольких тысяч dpi);

методу сканирования (однопроходный, двухпроходный);

способу формирования изображения (прибором с зарядовой связью (ПЗС), фотоэлектронным умножителем (ФЭУ), контактным датчиком);

глубине цвета (количеству оттенков, которые сканер способен распознать: 24, 30, 36, 48 бит);

скорости обработки (скорость сканирования одной линии в миллисекундах);

способу подключения к компьютеру (подключаемые к параллельному (LPT) порту, USB-сканеры, сканеры с SCSI-интерфейсом);

и т.д.

Если сканер черно-белый, то речь идет о том, сколько градаций серого может различить фотоэлемент сканера. Для ввода цветного изображения нужен цветной сканер. На качество сканирования, особенно цветного, сильно влияет цветовая чувствительность сканирующего элемента. Чем больше его цветовой диапазон, тем плавней получаются цветовые переходы и тем естественней выглядит полученное изображение. Хорошие цветные сканеры способны давать изображение практически фотографического качества.

Плоттер (графопостроитель) предназначен для вывода графической информации на бумажный носитель большого формата (например, А2, А1 и более).

Плоттеры бывают векторные (вычерчивающие изображения с помощью пера, фломастера или карандаша) и растровые (термографические, электростатические, струйные и лазерные).

Конструктивно плоттеры подразделяются на планшетные и барабанные.

Основные характеристиками плоттеров являются следующие: скорость вычерчивания; возможность цветного изображения и передача полутонов; разрешающая способность и четкость изображения.

Существуют режущие плоттеры (каттеры), осуществляющие вывод на допустимый технологический материал с применением специального режущего инструмента.

Дигитайзер (графический планшет) является аппаратным средством для создания чертежей и рисунков. Первоначально он использовался для профессиональных графических работ в САПР, но затем с его помощью стали рисовать и произвольные объекты.

В комплект дигитайзера входят: планшет, круговой курсор (удобен для ввода чертежей) и световое (компьютерное) перо, иногда прилагается прозрачная накладка для оцифровки оригинала вручную.

Графические планшеты можно разделить на несколько типов.

К первому типу относятся модели для ввода произвольной графической информации. К ним прилагается перо, в отдельных моделях — специальная мышь. Помимо самых необходимых функций и свойств модели оснащаются дополнительными кнопками, программным обеспечением и аксессуарами.

Второй тип — это различные «планшетообразные» конструкции, например, мини-планшеты или TouchWriter — панель тачпад с повышенной чувствительностью, которую можно использовать для создания графических изображений.

Третий тип — это устройства, рожденные в результате «скрещивания» планшетов с мониторами — планшеты-мониторы — устройства, которые фактически интегрируются в само тело ПК. Иногда их зовут интерактивными перьевыми дисплеями. Это высококлассные, имеющие достаточно широкие возможности и комфортабельные в использовании устройства решили основной недостаток дигитайзеров, когда, работая на планшете, пользователь видит результат в другом месте (на экране). В них соединяются все преимущества компьютера с его широкими возможностями по обработке изображений с процессом работы электронным пером.

Планшеты-мониторы имеют подставку, посредством которой могут принимать как вертикальное (свойственное мониторам), так и горизонтальное (свойственное планшетам) положение, а также любой угол, находящийся в диапазоне от 90 до 180 градусов.

Планшеты характеризуются типом, размером рабочей площади (в дюймах), разрешением (линии на дюйм), чуствительностью к нажатию и т.д. Также важны характеристики пера. У планшетов-мониторов присутствуют также и характеристики ЖК-мониторов (яркость, контрастность, угол обзова, время отклика и т.д.).

Большинство графических планшетов подключается к USB-порту.

Модем — это устройство сопряжения компьютера и обычной телефонной линии. Компьютер вырабатывает дискретные электрические сигналы (последовательности двоичных 0 и 1), а по телефонным линиям информация передается в аналоговой форме, поэтому модемы выполняют цифро-аналоговое и обратное преобразование. При передаче информации модемы налагают цифровые сигналы компьютера на непрерывно несущую частоту телефонной линии (модулируют ее), а при получении извлекают (демодулируют) информацию и передают ее в цифровой форме в компьютер.

Модем представляет собой устройство, которое имеет цифровой интерфейс связи с компьютером и аналоговый интерфейс для связи с телефонной линией — разъем для телефонного кабеля. Некоторые модемы, кроме передачи и получения сигнала, имеют дополнительные функции, например автоматический набор номера, ответ и повторный набор и т.д. Современный модем может работать автоответчиком, определителем номера и др. Если модем конструктивно сопряжен с телефаксом (так называемый факс-модем), то он может автоматически пересылать подготовленные на компьютере документы на факс и принимать факсы. Сложные модемы имеют достаточно мощный процессор (иногда несколько), постоянную и оперативную память, аналоговую часть, ответственную за сопряжение модема с телефонной сетью — устройство набора номера, усилитель, цифро-аналоговый и аналого-цифровой преобразователи и контролер, который всем этим управляет.

По конструктивному исполнению модемы бывают внутренними (PCI–интерфейс) и внешними. У внешних модемов бывает два интерфейса: «старый», последовательный (коммуникационный COM-порт) и новый — USB-порт, который предоставляет возможность обойтись без блока питания, так как все необходимое питание поступает прямо по шине USB.

Звуковые карты — это устройства для ввода/вывода и обработки звукового сигнала.

Любая звуковая карта имеет дело с двумя основными форматами компьютерного звука: цифровым (WAV-формат) и синтезированным (MIDI). Следовательно, в ее конструкции есть два основных элемента, отвечающих за работу с этими видами: цифро-аналоговый и аналого-цифровой преобразователь и синтезатор. Также на плате располагаются и другие элементы: микросхема, иногда модуль спецэффектов и т.д.

На звуковой карте могут находиться следующие разъемы:

1. Внешние:

Игровой или MIDI-порт, предназначенный для подключения джойстика, MIDI-клавиатуры или чего-либо иного, работающего через MIDI-интерфейс, например синтезатора.

Линейный и микрофонный входы.

Линейный выход для подключения активных колонок или усилителя.

Аудио-выход, который обычно используется только для подключения небольших наушников.

Цифровой вход и цифровой выход для подключения внешних цифровых устройств.

2. Внутренние:

Внутренний вход (обычно используется для подключения CD-ROM).

Внутренний выход.

Цифровой вход (обычно используется для цифрового подключения CD/DVD).

Дополнительные разъемы для внутреннего подключения таких устройств, как модем, плата видеомонтажа, TV-тюнер и др.

Современные звуковые платы характеризуются: видом и количеством разъемов, количеством поддерживаемых колонок; максимальной разрядностью, частотой записи и воспроизведения звука; поддержкой стандартов объемного звучания и др.

Большинство звуковых карт имеют PCI–интерфейс.

Устройства ввода-вывода 3D изображений

Одним из направлений развития информационных технологий является разработка устройств, позволяющих работать с 3-мерными изображениями.

3D-сканер — устройство, анализирующее физический объект и на основе полученных данных создающее его 3D-модель.

3D-сканеры делятся на 2 типа по методу сканирования: контактный ( сканер непосредственно контактирует с исследуемым объектом) и неконтактный.

Неконтактные устройства в свою очередь можно разделить в 2 отдельные категории:

Активные сканеры излучают на объект некоторые направленные волны (чаще всего свет, луч лазера) и обнаруживают его отражение для анализа. Возможные типы используемого излучения включают свет, ультразвук или рентгеновские лучи.

Пассивные сканеры не излучают ничего на объект, а вместо этого полагаются на обнаружение отраженного окружающего излучения. Большинство сканеров такого типа обнаруживает видимый свет — легкодоступное окружающее излучение.

Полученные методом сканирования 3D-модели в дальнейшем могут быть обработаны средствами САПР и, в дальнейшем, могут использоваться для разработки технологии изготовления и инженерных расчётов. Для вывода 3D-моделей могут использоваться такие средства, как 3D-монитор и 3D-принтер.

3D-монитор — это средство отображения информации, позволяющее видеть трёхмерное изображение.

Существует несколько разновидностей трёхмерных мониторов:

Стереоскопические 3D-дисплеи — формируют отдельные изображения для каждого глаза (такой принцип используется в стереоскопах).

Автостереоскопические 3D-дисплеи — воспроизводят трёхмерное изображение без каких-либо дополнительных аксессуаров для глаз или головы (таких как стереоочки или шлемы виртуальной реальности).

Голографические 3D-дисплеи — имитируют пространственное размещение световых волн в таком виде, как они располагались бы при отражении света от реального трёхмерного объекта.

Объёмные дисплеи — используют различные физические механизмы для показа светящихся точек в пределах некоторого объёма. Такие дисплеи вместо пикселов оперируют вокселами. Объёмные дисплеи строятся на разных принципах. Например, могут состоять из множества плоскостей, формирующих изображение, которые расположены одна над другой, или плоских панелей, создающих эффект объёмности за счёт своего вращения в пространстве.

3D-принтер — устройство, использующее метод создания физического объекта на основе виртуальной 3D-модели.

3D-печать может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов, но в основе любого из них лежит принцип послойного создания (выращивания) твёрдого объекта.

Применяются две принципиальные технологии:

Лазерная

Лазерная печать — ультрафиолетовый лазер постепенно, пиксель за пикселем, засвечивает жидкий фотополимер, либо фотополимер засвечивается ультрафиолетовой лампой через фотошаблон, меняющийся с новым слоем. При этом он затвердевает и превращается в достаточно прочный пластик.

Лазерное спекание — при этом лазер выжигает в порошке из легкосплавного пластика, слой за слоем, контур будущей детали. После этого лишний порошок стряхивается с готовой детали.

Ламинирование — деталь создаётся из большого количества слоёв рабочего материала, которые постепенно накладываются друг на друга и склеиваются, при этом лазер вырезает в каждом контур сечения будущей детали.

Струйная

Застывание материала при охлажнении — раздаточная головка выдавливает на охлаждаемую платформу-основу капли разогретого термопластика. Капли быстро застывают и слипаются друг с другом, формируя слои будущего объекта

Полимеризация фотополимерного пластика под действием ультрафиолетовой лампы — способ похож на предыдущий, но пластик твердеет под действием ультрафиолета .

Склеивание или спекание порошкообразного материала — то же самое, что и лазерное спекание, только порошок склеивается клеящим веществом, поступающим из специальной струйной головки. При этом можно воспроизвести окраску детали, используя связующее вещество различных цветов.

Конфигурация ПК

Функциональные возможности компьютера определяет его конфигурация — состав и характеристика его основных устройств: процессора, оперативной памяти, жесткого диска, CD/DVD-приводов, монитора, видеокарты, звуковой карты и др. В конфигурацию могут включаться дополнительные устройства, например акустическая система, дополнительные манипуляторы и др. Пример конфигурации ПК приведен в следующей таблице:

Параметры конфигурации

Устройства и их характеристика

GigaByte GA-EP45-DS3 Socket775, Intel P45 ATX, PCI-E, Dual-DDRII, 6xSATA, GLAN, USB2.0, IEEE 1394

Материнская плата (поддерживаемый тип процессора — Intel Pentium 4 форм-фактора Socket775; чипсет Intel P45; устанавливается в корпус типа ATX; разъем для видеокарты PCI-Express; слоты для памяти типа Dual-DDRII; разъемы SATA; порты GLAN, USB2.0 и IEEE 1394 (FireWire). 

Intel Core2 Duo, 2,3 Ghz, 2Mb, 1066MHz, Socket 775

Процессор Intel Core2 Duo форм-фактора Socket775 с тактовой частотой 2,3 ГГц, работает на частоте системной шины 1066 МГц, имеет кэш-память 2 Мб.

2048Mb DDRII, Dual, PC-5300, Kingston original

Оперативная память типа DDRII емкостью 2 Гб с пропускной способностью 5300 Мб/с.

Seagate SATA, 640Gb, 7200rpm, 32Mb

Жесткий диск (НЖМД) фирмы Seagate (интерфейс SATA), емкостью 640 Гб, со скоростью вращения 7200 об/мин и кэш-памятью 32 Мб.

GeForce 9600GT, PCI-E, 256bit, 512Mb, DDR 3, DVI, TV-out

Видеокарта GeForce с интерфейсом PCI-Express, видеопамять 512 Мб типа DDR3, поддержка цифрового интерфейса, видеовыход.

LG DVD+/-RW, White, SATA, DVD-RW 20x/18x/16x + CD-RW 48x/40x/24x 

Привод фирмы LG (интерфейс SATA), скорость чтения / записи / перезаписи CD-дисков — 48/40/24, DVD-дисков — 20/18/16.

Creative SB Audigy 2 Dolby Digital 6.1, PCI, IEEE 1394

Звуковая карта фирмы Creative (PCI-интерфейс), стандарт объемного звучания, поддержка шести колонок и сабвуфера, цифровой порт IEEE 1394 (FireWire).

InWin IW-Q500 ATX 400W P4

Корпус системного блока типа ATX, мощность блока питания 400W.

LG L1942T-SF Flatron Silver, LCD, 1280x1024, 5 мс, 300 cd/m2, 8000:1, 170°/170°

ЖК-монитор фирмы LG, цвет — серебристый; размер по диагонали — 19»; разрешение матрицы — 1280 x 1024; время отклика — 5 мс; яркость — 300 кд/м2; контрастность 8000:1; угол обзора горизонтальный — 170°; угол обзора вертикальный — 170°.

Creative Inspire 6700 (Subwoofer + 6 Satellite) 22w+3*8w+3*20w

Акустическая система: шесть колонок (3х8Вт + 3х20Вт) и низкочастотный динамик-сабвуфер.

Конфигурация подбирается в зависимости от задач, которые необходимо решать ПК.

Модульность, масштабируемость и стандартизуемость отдельных блоков современных ПК позволяет быстро и гибко менять его конфигурацию.

2.8 Параметры, влияющие на производительность ПК

Производительность ПК является важнейшей его характеристикой. Все факторы и параметры, влияющие на производительность ПК, можно в общем случае разделить на программные и аппаратные.

Влияние программных факторов на производительность ПК определяется правильным выбором и настройкой как операционной системы, так и конкретных программных приложений.

Среди множества аппаратных параметров, влияющих на производительность ПК, наиболее важными являются:

быстродействие микропроцессора — определяется тактовой частотой;

пропускная способность системной шины — определяется скоростью обмена с внешними устройствами ПК;

время обращения к внешним и внутренним запоминающим устройствам;

емкость памяти внешних и внутренних запоминающих устройств;

быстродействие внешних устройств, подключаемых к ПК.

Следует также отметить, что на производительность ПК большое влияние оказывает подготовленность и компетентность пользователя.

Повысить производительность ПК можно не только за счет выбора процессора с большей тактовой частотой — можно установить второй процессор (при наличии соответствующей материнской платы и программного обеспечения). На сегодня многопроцессорный режим могут использовать профессиональные версии ОС, а также ряд программ для обработки графики и видео (Adobe Premiere, 3D Max и др.). Существует и еще один (более распространенный) подход — использование нескольких процессорных ядер в одном корпусе.

2.9 Тенденции развития вычислительной техники

По мнению специалистов, в первом десятилетии XXI в. будут повышаться значимость программного обеспечения, возрастание проблем его совместимости и обеспечения безопасности. Среди операционных систем дальнейшее развитие получат системы Linux и Windows.

С точки зрения конечного пользователя, уже в ближайшие годы должны произойти серьезные изменения в стиле его общения с компьютером. Во-первых, будет шире использоваться графический ввод данных, в том числе в режиме автоматического распознавания рукописного ввода. Во-вторых, будет использоваться голосовой ввод—сначала для управления командами, а потом будет осваиваться и автоматическая оцифровка речи. Для решения вышеуказанных задач будут разрабатываться соответствующие внешние устройства.

Огромное значение в будущем будут иметь работы в области интеллектуальной обработки неструктурированных данных, в первую очередь текстов, а затем графики, звука, видео.

Одним из наиболее перспективных направлений развития вычислительной техники является реализация концепции сетевых вычислений, использующая идею привлечения для вычислений свободных ресурсов компьютеров. Эта концепция получила название Grid и включает в себя пять ключевых пунктов:

  •  применение открытых стандартов;
  •  объединение разнородных систем;
  •  совместное использование данных;
  •  динамическое выделение ресурсов;
  •  объединение вычислительных сетей множества предприятий и организаций.

Развитие ЭВМ будет идти по пути создания оптоэлектронных ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой, представляющих собой распределенную сеть большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

Дальнейшее развитие получат переносные персональные компьютеры с беспроводным подключением к глобальной сети Интернет.

Следует отметить, что развитие вычислительной техники всецело зависит от тенденций развития мировой экономической системы.


3. Программное обеспечение информационных технологий

3.1 Программный принцип управления компьютером

Компьютер является универсальным инструментом для решения разнообразных задач по преобразованию информации, но его универсальность определяется не столько аппаратным обеспечением, сколько установленными программными средствами, другими словами, все «знания» компьютера сосредоточены в программах, которые представляют собой точную и подробную последовательность инструкций, представленных на понятном для компьютера языке, по обработке информации. Меняя программы, можно превратить компьютер в рабочее место дизайнера, бухгалтера, конструктора, статистика или агронома, использовать его для прослушивания музыки, просмотра кинофильмов и других развлечений.

Основные принципы построения компьютеров, описанные Джоном фон Нейманом, до сих пор являются стандартом практически для всех компьютеров. Одним из них является программное управление.

В основе принципа программного управления лежит представление алгоритма решения любой задачи в виде программы вычислений.

Алгоритм1  точное предписание, определяющее процесс преобразования исходных данных в конечный результат. При решении задачи применяется общий алгоритм:

1) получить исходные данные;

2) найти решение;

3) сообщить ответ.

Программа (для компьютера)2  это упорядоченная последовательность команд, подлежащая обработке; описывает операции, которые нужно выполнить процессору компьютера для решения поставленной задачи.

Команда  это инструкция машине на выполнение элементарной операции. Набор операций, которые может выполнять компьютер, и правил их записи образуют машинный язык.

Структура команды в общем виде имеет следующий вид:

КОП

А1

А2

A3

А4

Код операции

Адрес

первого операнда

Адрес

второго операнда

Адрес помещения

результата

Адрес следующей

команды

До недавнего времени разработчики считали, что чем больше команд в латинском языке, тем более широкими возможностями по обработке данных обладает компьютер. В настоящее время совершается переход на RISC-процессоры, основной характеристикой которых является сокращение набора команд и упрощение их структуры.

Суть принципа программного управления заключается в следующем:

  •  все вычисления, предписанные алгоритмом решения задачи, должны быть представлены в виде программы, состоящей из последовательности управляющих слов-команд;
  •  каждая команда содержит указания на конкретную выполняемую операцию, место нахождения (адрес) операндов и ряд служебных признаков. Операнды — это переменные, значения которых участвуют в операциях преобразования данных. Список всех переменных (входных и данных, промежуточных значений и результатов вычислений) является неотъемлемым элементом любой программы;
  •  для доступа к программам, командам и операндам используются их адреса, в качестве которых выступают номера ячеек памяти компьютера, предназначенных для хранения объектов;
  •  команды программы расположены в памяти друг за другом, что позволяет микропроцессору организовывать выборку цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти и выполнять команду за командой;
  •  для перехода к выполнению не следующей по порядку команды, а к какой-то другой используются команды условного или безусловного переходов. Выборка команд из памяти прекращается после достижения конца программы или выполнения команды «стоп». Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.

Обычно программы хранятся во внешней памяти компьютера и для выполнения передаются в оперативную память. Некоторые программы постоянно размещаются в памяти (ядро операционной системы, архиватор Zip Magic, монитор антивирусной программы Касперский Анти Вирус и др.) и называются резидентными, а другие загружаются только на время выполнения, а затем удаляются из памяти и называются транзитными.

Часть машинных программ, обеспечивающих автоматическое управление вычислениями и используемых наиболее часто, может размещаться в постоянном запоминающем устройстве — реализовываться аппаратно. Программы, записанные в ПЗУ, составляют базовую систему ввода/вывода (BIOS), которая является промежуточным звеном между программным обеспечением компьютера и его электронными компонентами. Ее компоненты обеспечивают выполнение всех операций ввода/вывода в соответствии со специфическими особенностями работы каждого из периферийных устройств данного компьютера (драйверы стандартных устройств), тестируют работу памяти и устройств компьютера при включении электропитания (тест), а также выполняют загрузку операционной системы.

Программное обеспечение (англ. software) — это совокупность программ, обеспечивающих функционирование компьютеров и решение задач предметных областей.

Программное обеспечение (ПО) представляет собой неотъемлемую часть компьютерной системы, является логическим продолжением технических средств и определяет сферу применения компьютера.

ПО современных компьютеров включает множество разнообразных программ, которое можно условно разделить на три группы:

Системное программное обеспечение (системные программы) — управляет работой компьютера и выполняет различные вспомогательные функции, например, управление ресурсами компьютера, создание копий информации, проверка работоспособности устройств компьютера, выдача справочной информации о компьютере и др.

Прикладное программное обеспечение (прикладные программы) — предназначено для решения конкретных задач пользователя в предметных областях.

Инструментальное программное обеспечение (инструментальные системы) — это средства для создания программного обеспечения и информационных систем. К нему относят системы программирования (для разработки новых программ), инструментальные среды (для разработки приложений) и системы моделирования.

По условиям распространения программное обеспечение подразделяется на следующие категории:

1. Коммерческое ПО — распространяется на платной основе. Клиент обязан приобрести у производителя или собственника пакета программ сам пакет и лицензию на его использование. Подавляющее большинство популярных программ относится именно к этому классу.

2. Общедоступное ПО — совершенно бесплатно и распространяется без всяких ограничений.

3. Бесплатное ПО — может свободно использоваться, но его создатели сохраняют за собой авторские права.

4. Условно-бесплатное ПО — любой пользователь может инсталлировать его на своем компьютере и оговоренное время свободно использовать, по истечении которого необходимо приобрести данное ПО (либо у регионального дилера, либо непосредственно у производителя), в противном случае оно перестает работать.

5. «Рекламно-оплачиваемое» ПО — это ПО с внедренной рекламой либо ПО, при получении которого пользователь обязан заполнить мини-анкету (об интересах, о работе и т.п.), на основании которой формируются «рекламные рассылки» — в обоих случаях пользователь приобретает ПО бесплатно, а автор получает деньги от рекламодателя.

Также существуют так называемые демонстрационные (демо-версии) и бета-версии (пробные версии) коммерческого ПО, которые распространяются свободно. Обычно демо-версии предназначены для рекламных целей или обучения и в них часто имеются какие-либо ограничения, не позволяющие использовать данное ПО в полном объеме. Бета-версии выпускаются фирмами-производителями немного раньше, чем полные версии программ с целью тестирования ПО.

ПО как предмет купли-продажи характеризуется:

эффективностью работы;

полнотой и системностью реализованных функций;

качеством технической документации;

внутренней архитектурой;

удобством интерфейса пользователя;

требованиями к техническим параметрам ПК (типу процессора, объему оперативной и дисковой памяти и др.)

требованиям к операционной системе;

и т.д.

В условиях существования рынка программных продуктов важными характеристиками ПО также являются стоимость; известность фирмы-разработчика и самого ПО; количество и длительность продаж; наличие на рынке аналогичных программных продуктов и т.п.

3.2 Системное программное обеспечение, его назначение и состав 

Системное программное обеспечение предназначено для организации эффективной работы компьютера и пользователя, а также эффективного выполнения прикладных программ.

К системному ПО относятся операционные системы и сервисные программы.

Операционные системы 

Операционная система (ОС) — это комплекс программ, предназначенных для управления загрузкой, запуском и выполнением других пользовательских программ, а также для планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ, т.е. управления ее работой с момента включения до момента выключения питания.

ОС загружается автоматически при включении компьютера ведет диалог с пользователем, осуществляет управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, дисковым пространством и т.д.), запускает другие программы на выполнение и обеспечивает пользователю способ общения с устройствами компьютера — интерфейс.

Другими словами, операционная система обеспечивает функционирование и взаимосвязь всех компонентов компьютера, а также предоставляет пользователю доступ к его аппаратным возможностям. Кроме того, ОС определяет производительность системы, степень защиты данных, выбор программ, с которыми можно работать на компьютере, требования к аппаратным средствам.

ОС является связующим звеном, с одной стороны, между аппаратурой компьютера и выполняемыми программами, с другой — между аппаратурой компьютера и пользователем. Ее можно назвать программным продолжением устройства управления компьютера. Образуя прослойку между пользователем и аппаратурой, она скрывает от него сложные и ненужные подробности функционирования компьютера и освобождает от трудоемкой работы по организации вычислительного процесса.

Операционная система выполняет следующие функции:

поддержка диалога с пользователем;

ввод-вывод и управление данными;

планирование и организация процесса обработки программ;

распределение ресурсов (оперативной и кэш памяти, процессора, внешних устройств);

запуск программ на выполнение;

выполнение вспомогательных операций обслуживания;

передача информации между различными внутренними устройствами;

поддержка работы периферийных устройств (монитора, клавиатуры, накопителей на гибких и жестких дисках, принтера и др.).

Прикладные программы связаны с ОС и могут эксплуатироваться только на тех компьютерах, где имеется аналогичная или совместимая системная среда, либо в ОС обеспечена возможность преобразования (конвертации) программ.

В соответствии с выполняемыми функциями в структуре ОС можно выделить следующие основные компоненты:

модули, обеспечивающие пользовательский интерфейс;

модуль, управляющий файловой системой;

модуль, расшифровывающий и выполняющий команды (командный процессор);

драйверы периферийных устройств.

Операционная система хранится во внешней памяти компьютера (обычно на жестком диске — винчестере). При включении компьютера происходит загрузка операционной системы — ее часть (ядро) считывается с диска и размещается в оперативной памяти, где находится весь сеанс работы компьютера (резидентная часть ОС), а остальные модули операционной системы для выполнения своих функций подзагружаются по мере необходимости (транзитная часть ОС).

Операционные системы можно классифицировать по следующим признакам:

По числу параллельно решаемых на компьютере задач — однозадачные ОС и многозадачные ОС (обеспечивают одновременное решение нескольких задач и управляют распределением совместно используемых ими ресурсов).

По числу одновременно работающих пользователей — однопользовательские ОС и многопользовательские ОС. Многопользовательские имеют средства защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других.

По типу интерфейса — ОС с командным интерфейсом и ОС с графическим интерфейсом.

По типу аппаратуры — ОС для персональных компьютеров различных платформ (IBM-совместимых, Apple Macintosh), ОС для мини-компьютеров, ОС для мэйнфреймов, ОС для сетей ЭВМ. Среди этих типов компьютеров могут встречаться как однопроцессорные варианты, так и многопроцессорные.

По числу разрядов адресной шины компьютеров, на которые ориентирована ОС — 16- разрядные ОС, 32-разрядные ОС и 64-разрядные ОС.

На рынке операционных систем представлены разработки различных фирм, которые различаются ориентацией на аппаратные средства, решение определенного круга задач, потребности потребителя и пр. Можно выделить операционные системы, обладающие определенными общими чертами: один производитель, единый подход к организации и функционированию и пр., что позволяет классифицировать их по семействам и линейкам. Например, можно выделить такие семейства как Windows (Microsoft), Unix (различные разработчики), Solaris (Sun Microsystems) и другие.

К основным направлениям развития операционных систем относят следующие:

1. Расширяемость — возможность внесения дополнительных функций без разрушения целостности системы;

2. Переносимость — возможность использования на различных аппаратных платформах;

3. Надежность и отказоустойчивость — защищенность от внутренних и внешних сбоев и ошибок, т.е. от некорректных действий прикладных программ, пользователей, оборудования и самой операционной системы;

4. Совместимость — поддержка выполнения прикладных программ, написанных для других операционных систем, а также взаимодействие между различными ОС, функционирующих в корпоративной среде;

5. Безопасность — очень важное требование, особенно в сетевой среде и в условиях все более широкого использования Internet в корпоративной деятельности;

6. Производительность — соответствие быстродействия операционной системы возможностям современных аппаратных средств;

7. Интеграция с Internet — поддержка соответствующих протоколов, сервисов и Web-серверов;

8. Сетевые возможности — поддержка эффективного использования сетевых ресурсов, организация удаленного доступа, разграничение доступа и др.;

9. Поддержка многопроцессорной обработки данных.

3.3 Операционная система Windows

Корпорация Microsoft начала разрабатывать ОС семейства Windows с конца 80-х годов прошлого столетия. На сегодняшний день можно отметить следующие ОС этого семейства:

Windows 3.0 / 3.1 / 3.11 (как графическая оболочка над ОС MS-DOS)

Windows 95 

Windows 98 / 98SE

Windows CE

Windows NT

Windows 2000 (модифицированная 5-я версия Windows NT)

Windows ME (Millennium Edition)

Windows XP 

Windows Server 2003

Windows Vista

Многие системы Windows были выпущены в нескольких вариантах, так что под данными именами понимают целые линейки ОС, так например, в линейке Windows XP корпорацией Microsoft были выпущены: Windows XP Server, Windows XP Professional и Windows XP Home Edition.

Рассмотрим общие характеристики и возможности ОС Windows на примере Windows XP, официально представленной мировой общественности 25 октября 2001 года.

Windows XP сочетает в себе надежность Windows 2000 Professional и все лучшее, что входило в Windows 95/98 и Windows Me (аппаратная и программная совместимость, инструменты для работы с цифровой графикой, видео- и аудио-файлами и др.). Помимо этого, Windows XP имеет много нового, что позволяет говорить о появлении новой операционной системы, а не просто об очередной версии ОС. Microsoft постаралась объединить в одном продукте мощь профессиональных ОС, базирующихся на ядре NT и простоту использования систем семейства Windows 9x (дружественный интерфейс, поддержка Plug&Play, программы для отдыха и развлечений и т.д.).

Как и большинство современных операционных систем, Windows XP имеет встроенные механизмы защиты, основными из которых являются следующие:

идентификация и аутентификация пользователя при входе в систему;

разграничение прав доступа к ресурсам, в основе которого лежит реализация дискреционной модели доступа (отдельно к объектам файловой системы, к устройствам, к реестру ОС, к принтерам и др.);

аудит, то есть регистрация событий.

Стоит отметить, что полный спектр функций защиты поддерживает только файловая система NTFS.

Однако Windows XP, как и большинство современных универсальных ОС, не может применяться для защиты конфиденциальной информации без использования добавочных средств защиты.

К достоинствам Windows XP можно отнести:

стабильность — возможность работы компьютера без аварийных отказов целыми днями и даже неделями.

функцию Remote Desktop — возможность управлять своим компьютером, находясь далеко от дома или офиса.

функцию Remote Assistance — возможность подключаться к удаленному компьютеру, находить и исправлять в нем неполадки и даже перезагружать его при необходимости.

пользовательские учетные записи — когда на компьютере работают другие пользователи, ваши приложения могут оставаться активными, а ваши данные пребывать в безопасности.

Windows Messenger — утилиту для онлайновой связи, которая в режиме реального времени является инструментом немедленной передачи сообщений, голосовой связи, видеоконференций и совместного использования приложений.

брандмауэр Интернет-подключений — специальную программу, которая защищает компьютер от попыток хакеров получить доступ к нему через подключение к Сети.

встроенную систему распознавания голосовых команд и голосового ввода данных;

полностью настраиваемый интерфейс;

поддержку записи CD-R и CD-RW дисков на уровне ОС;

новые драйвера устройств, новые и обновленные стандартные и служебные программы;

возможность восстановления системы (создание точек восстановления);

улучшенную справочную систему, совместимость приложений, возможность автоматического обновления системы в фоновом режиме из Интернета и др.

Файловая система Windows

Ядром операционной системы является модуль, который обеспечивает управление файлами — файловая система.

Основная задача файловой системы — обеспечение взаимодействия программ и физических устройств ввода/вывода (различных накопителей). Она также определяет структуру хранения файлов и каталогов на диске, правила задания имен файлов, допустимые атрибуты файлов, права доступа и др.

Обычно файловую систему воспринимают и как средство управления файлами, и как общее хранилище файлов.

Файл — это поименованная последовательность любых данных, стандартная структура которой обеспечивает ее размещение в памяти машины. Файл может содержать программу, числовые данные, текст, закодированное изображение или звук и др. Для каждого файла на диске выделяется поименованная область, причем файл не требует для своего размещения непрерывное пространство, так как может занимать свободные кластеры в разных частях диска.

Имя файла — это символьная строка, правила построения которой зависят от конкретной файловой системы. Максимальная длина имени файла в Windows составляет 255 символов. Имена могут содержать любые символы, включая пробелы, кроме следующих: прямой и обратный слэш (\ и /), двоеточие (:), звездочка (*), знак вопроса (?), двойная кавычка ("), знаков меньше и больше (< и >), знака «трубопровода» (|). Система сохраняет использованные в длинных именах строчные буквы.

Помимо имени, файл имеет расширение (тип) длиной до 3 символов, которое отделяется от имени точкой. К свойствам файла также относятся: реальный размер и объем занимаемого дискового пространства; время создания, последнего изменения и доступа; имя создателя файла; пароль для доступа, атрибуты и др.

Файл может иметь следующие атрибуты:

R (Read-Only) — «только для чтения». При попытке модифицировать или удалить файл с этим атрибутом будет выдано соответствующее сообщение.

H (Hidden) — «скрытый файл». При просмотре содержимого папки (без специальных установок или ключа) сведения о файлах с таким атрибутом не выдаются.

A (Archive) — «неархивированный файл». Этот атрибут устанавливается при создании каждого файла и снимается средствами архивации и резервирования файлов.

Для удобства работы с файлами и их систематизации на диске создаются папки (каталоги), структура которых определяет логическую организацию данных.

Папка (каталог) — это специальное место на диске, в котором хранятся имена файлов, сведения об их размерах, времени последнего обновления и т.д. Имена папок образуются по тем же правилам, что и имена файлов.

Структура папок в Windows иерархическая (древовидная). Папка самого верхнего уровня — главная (корневая) — создается автоматически и не имеет имени. В ней находятся сведения не только файлов, но и о папках первого уровня (папки первого и последующих уровней создаются пользователем). Папка, с которой в данный момент работает пользователь, называется текущей.

С папками и файлами могут выполняться операции создания, удаления, копирования и перемещения, а также изменение их свойств и управление доступом.

Физическая организация данных на носителе зависит от файловой системы, которая предусматривает выделение в процессе форматирования диска специальных областей: системной области и области данных. Основными компонентами системной области являются: загрузочная запись, таблицы размещения файлов и корневой каталог (папка). Область данных содержит файлы и папки.

Вся область данных диска делится на кластеры, которые представляют собой неделимые блоки данных одного размера на диске. Все кластеры пронумерованы. В самом начале диска размещается таблица размещения файлов, содержащая столько записей, сколько кластеров доступно на диске. В ней содержатся сведения о номерах кластеров, в которых размещается файл, отмечены неиспользуемые кластеры, а также поврежденные кластеры, которые помечаются определенным значением, после чего уже никогда не употребляются.

Каждый кластер файла содержит номер следующего в цепочке его кластеров. Таким образом, достаточно знать номер первого кластера в цепочке, который хранится в оглавлении диска, чтобы определить номера всех кластеров, содержащих данный файл. Занимаемый файлом объем кратен количеству кластеров. Наличие у каждого кластера индивидуального номера позволяет найти область расположения файла, причем необязательно, чтобы его кластеры располагались рядом. Если разные фрагменты файла располагаются в несмежных кластерах, то говорят о фрагментации файла.

Каждый диск на компьютере имеет уникальное имя. Диски именуются буквами латинского алфавита. Обычно накопителю на гибком магнитном диске (НГМД) присваивается имя А:, а винчестеру (НЖМД) — С:.

Жесткий диск представляет собой физическое устройство. Для организации эффективной работы с дисковым пространством жесткого магнитного диска с помощью специальной программы его разбивают на ряд разделов — логических дисков, каждый из которых рассматривается системой как отдельный диск и именуется последующими буквами латинского алфавита (D, E и т.д.).

Windows XP позволяет форматировать жесткий диск в файловой системе FAT или NTFS.

Система FAT (File Allocation Table) — представляет собой таблицу размещения файлов MS-DOS и Windows 9x и Me, поэтому понимается этими ОС. Но она имеет низкую отказоустойчивость, и при аварийном отключении питания велика вероятность потери данных.

Система NTFS (New Technology File System) — была разработана Microsoft специально для Windows NT. Она гарантирует сохранность данных в случае копирования даже при программно-аппаратном сбое или отключении электропитания, превосходит FAT по эффективности использования ресурсов (например, работает с файлами размером более 4 Гб), предоставляет возможность создавать «динамические» жесткие диски, объединяющие несколько папок, предоставляет средства для разграничения доступа и защиты информации и др.

Перевод логического диска из FAT в NTFS осуществляется штатной программой Windows или специальными программами без потери информации. Также существуют специальные программы, которые могут производить конвертацию из NTFS в FAT, однако в большинстве случаев такой перевод требует форматирования диска.

На диске может храниться огромное количество разнообразных файлов. Для удобства работы с файлами, их систематизации по назначению, содержанию, авторству или другим признакам на диске создаются каталоги, структура которых определяет логическую организацию данных. Каталог — это специальное место на диске, в котором хранятся имена файлов, сведения об их размерах, времени последнего обновления, свойствах и т.д. Каталог самого верхнего уровня — корневой (главный) каталог диска создается автоматически и не имеет имени. В нем находятся имена не только файлов, но и подкаталогов первого уровня (каталоги первого и последующих уровней создаются пользователем). Подкаталог первого уровня может содержать имена файлов и подкаталогов второго уровня и т.д. Каталог, с которым в данный момент работает пользователь, называется текущим.

Имена файлов и их атрибуты хранятся в каталоге. Если в каталоге хранится имя файла, то говорят, что этот файл находится в данном каталоге. Обращение к каталогу, если он не корневой, осуществляется по имени3.

На каждом диске может быть несколько каталогов. В каждом каталоге могут присутствовать файлы и другие каталоги. В зависимости от файловой системы структура каталогов может быть древовидной, когда каталог может входить только в один каталог более высокого уровня (рис. 3.2, а), и сетевой, когда каталог может входить в различные каталоги (рис. 3.2,6). Сетевая структура реализована в Unix, древовидная — в ОС семейства Windows.

Рис. 3.2. Структура каталога: а — древовидная; б — сетевая

В Windows каталог называется папкой. С папками (каталогами) и файлами могут выполняться операции создания, удаления, копирования и перемещения, а также изменение их свойств и управление доступом.

Объекты Windows

Одним из основных понятий Windows является объект, его свойства и действия, которые можно выполнить над объектом и которые может выполнять сам объект. Основными объектами Windows являются:

объекты файловой системы — файл, папка;

объекты пользовательского уровня — приложение, документ;

объекты графического интерфейса — пиктограммы (значки), окна и др.

Широко известные понятия, которые используются при названии программных продуктов, предназначенных для работы пользователя: пакет прикладных программ, комплекс прикладных программ и т.п. в Windows заменяются еще одним синонимом — приложение.

Приложение — комплекс взаимосвязанных программ для создания и модификации объектов, а также для управления объектами определенного типа. Работающее приложение, которое потребляет ресурсы системы (оперативную память, доступ к внешним устройствам и др.) или ждет своей очереди на них, называют задачей. Список задач можно получить, одновременно нажав клавиши <Ctrl>+<Alt>+<Del>.

Объектами, создаваемыми в среде приложения, могут быть тексты, таблицы, рисунки, звуки и т.п. В среде Windows такие объекты называют документами. Документы сохраняются в файлах, причем тип файла может задаваться самим приложением по умолчанию. Большинство приложений предлагают пользователю несколько вариантов типа документа. Документы одного типа, созданные, как правило, в одном приложении, имеют один и тот же логотип, по которому можно узнать, какое приложение будет обрабатывать документ по умолчанию.

Работа с объектами Windows подразумевает их создание, переименование, копирование, перемещение, удаление, а также просмотр и изменение их свойств. Для выполнения этих операций в Windows существует ряд возможностей: Контекстное меню, Управляющее меню и инструменты окна «Мой компьютер», а также программа «Проводник» и другие специальные программы. Помимо этого, существует технология «Drag&Drop» — технология работы с объектами в Windows с помощью мыши и, следовательно, некоторые операции над объектами (например, копирование и перемещение) можно производить, используя только манипулятор «мышь».

Следует запомнить, что при совершении операций с объектами в Windows эти объекты сначала надо выделить (выбрать). Для выбора одного объекта достаточно щелкнуть на нем левой кнопкой мыши. Если надо выбрать несколько объектов (например, группу файлов), то, держа нажатой клавишу <Ctrl>, надо произвести щелчок левой клавишей мыши на каждом объекте. Если группа объектов для выбора следует в списке по порядку, то можно держать нажатой клавишу <Shift> и производить щелчок только на первом и на последнем объекте или выделять левой клавишей мыши область, охватывающую нужные объекты. При работе в окне папки выбрать все ее объекты можно с помощью соответствующей команды или комбинации клавиш <Ctrl>+<А>.

При копировании (перемещении) объектов с помощью соответствующих команд используется буфер обмена (clipboard) — часть оперативной или виртуальной памяти, которая служит неким перевалочным пунктом при обмене данными. В буфере обмена объект хранится до тех пор, пока в него не будет помещен новый объект, который автоматически сотрет прежний. Находящийся в буфере обмена объект можно копировать (вставлять) неограниченное число раз.

Графический интерфейс Windows и его элементы

После загрузки Windows на экране появляется электронный Рабочий стол, на котором размещаются графические объекты — пиктограммы (значки) папок и файлов, ярлыки и др. Значки файлов документов заменяют расширение файла (в подписи значка присутствует только имя), и поскольку у каждой программы, установленной в Windows, есть собственный оригинальный значок, то он присутствует в значке документа, созданного соответствующей программой.

Ярлык является ссылкой на объект (файл или папку), находящийся в другом месте и его значок отличается от значка объекта только наличием черной стрелки в левом нижнем углу. Любые действия, произведенные над ярлыком (копирование, переименование, удаление и т.п.), не влияют на связанный с ним объект. Открыть ярлык — значит открыть связанный с ним объект. Просмотрев свойства ярлыка, всегда можно узнать, где находится объект, с которым этот ярлык связан. Наиболее часто ярлыки используются для запуска приложений.

По своей сути Рабочий стол — это папка с дисковым адресом C:\Documents and Settings\ «имя пользователя»\Рабочий стол, в которой находятся файлы, папки и ярлыки, изображенные на нем. Если же рассмотреть место Рабочего стола в иерархической структуре «дерева папок», то он является верхним уровнем структуры (рис. 3.1).

Рис.3.1. Рабочий стол в «дереве папок»

Набор объектов на Рабочем столе зависит от настройки компьютера. Обычно на нем присутствуют значки следующих стандартных (системных) папок:

«Мой компьютер» — папка, открывающая доступ ко всем ресурсам компьютера. Из этой папки нельзя удалить ни единого значка.

«Сетевое окружение» — папка, открывающая доступ к имеющимся сетевым ресурсам. Если компьютер подключен к локальной сети, то из этой папки можно осуществить доступ к любому компьютеру сети. В данную папку также можно добавлять узлы Internet.

«Корзина» — папка, в которую попадают все объекты, удаленные с жестких дисков. Объем дискового пространства, который занимает «Корзина», задается через ее свойства. Очистить корзину можно с помощью соответствующей команды из ее Контекстного меню.

Список операций, которые можно применить к объекту Рабочего стола, зависит от его вида и отображается в контекстном меню объекта, вызываемом правой кнопкой мыши.

Основным объектом графического интерфейса Windows является окно — обрамленная прямоугольная область на экране монитора, в котором отображаются содержимое папки, приложение, документ или сообщение.

Окна имеют набор элементов управления, с помощью которых осуществляется работа в окнах. Окно можно развернуть на весь экран или свернуть в пиктограмму, можно изменять его размеры и перемещать по Рабочему столу. В зависимости от того, что отображается в окне (содержимое папки, приложение и т.п.), его элементы управления различны. Можно привести следующие примеры элементов окна:

строка заголовка с кнопкой системного меню и кнопками типовых операций;

управляющее (основное меню), пункты которого открывают ниспадающие меню, содержащие группы команд, объединенных по функциональному признаку;

панели инструментов;

строка состояния, содержащая информацию о режимах работы приложения.

вертикальная и горизонтальная полосы (линейки) прокрутки, служащие для просмотра содержимого окна по вертикали и горизонтали;

и др.

В «диалоговых» окнах также присутствуют: вкладки, командные кнопки, кнопки выбора («переключатели» и «флажки»), поля списка и др., а в окне папки — панели «Адресная строка» и «Ссылки», и кнопки переходов.

Пользователь может настраивать вид окна, например, при настройке окна папки обычно устанавливается способ отображения ее содержимого и его упорядоченность, отображаемые панели и т.д. Также имеется возможность настройки свойств окна папки (отображение списка типичных задач или структуры (дерева) папок, показ «скрытых» объектов и др.).

В нижней части Рабочего стола находится строка, называемая Панель задач (рис.3.2) (пользователь может изменять ее свойства, а также менять размер и положение).

Рис. 3.2. Панель задач Windows

В левой части Панели задач находится кнопка, открывающая меню «Пуск», содержащее список установленных программ и ссылки на самые важные элементы управления Windows. Изменяя свойства меню, пользователь может установить его стиль (рис. 3.3).

 

Рис. 3.3. Главное меню Windows (стиль Windows XP и классический)

Меню «Пуск» состоит из пунктов, открывающих соответствующие объекты (программы, окна соответствующих папок и т.п.), а также может содержать файлы, папки и ярлыки.

В правой части Панели задач находится Панель индикации (область уведомлений), где находятся значки автоматически (при включении компьютера) загружаемых программ, которые работают в фоновом режиме, там же отображаются часы системного времени, значок управления громкостью звука и индикатор раскладки клавиатуры.

На Панель задач отображаются пиктограммы задач (работающих приложений). Также на нее можно помещать панели инструментов, включая их из списка контекстного меню или создавая самостоятельно. Наиболее часто используется панель «Быстрый запуск», на которую помещают ярлыки для быстрого запуска самых необходимых программ.

Если элементы панелей инструментов не помещаются на Панели задач, то они автоматически «сворачиваются» в небольшую стрелку (при щелчке по стрелке элементы разворачиваются в вертикальном списке), а на панели индикации то же самое происходит с неиспользуемыми значками.

Настройка ОС Windows

Настройку ОС Windows можно условно разделить на два вида:

1. Настройку интерфейса и элементов Панели управления — их может произвести любой пользователь.

2. Изменения через скрытые программы настройки (Regedit и Msconfig) и «тонкую подстройку», выполняемую с помощью специальных программ (утилит), которые позволяют изменить настройки самой системы — для получения положительного эффекта при проведении такого рода настроек необходимо иметь соответствующие знания и навыки.

К настройке интерфейса Windows относятся следующие настройки:

настройка параметров экрана: разрешения, качества цветопередачи (цветового режима), частоты обновления экрана, масштаба изображения;

настройка Рабочего стола: создание папок и ярлыков, включение/отключение отображения значков системных папок и их вид, очистка стола от неиспользуемых элементов, отображение на столе указанной веб-страницы;

настройка оформления: выбор цвета, фонового рисунка Рабочего стола, экранной темы, стиля интерфейса и заставки;

настройка Панели задач и меню «Пуск»;

настройка «закрытой» папки (значок, тип, рисунок) и настройка окна папки.

Эти настройки производятся путем изменения соответствующих свойств объектов.

Панель управления — своего рода «контрольный центр» операционной системы, с помощью которого можно изменять различные параметры Windows. Элементы Панели управления являются основным средством для проведения различных настроек.

Элементы Панели управления могут быть представлены в окне в двух видах:

1. Вид по категориям — все элементы разделены по категориям (рис. 3.4). Каждая категория дает возможность выполнить сразу несколько операций в «пошаговом» режиме (что удобно для начинающих пользователей).

Рис. 3.4. Вид Панели управления по категориям

2. Классический вид (как в предыдущих версиях Windows) — все элементы в одном окне и каждый элемент обозначается отдельным значком. Если установить вид отображения «таблица», то для каждого элемента будет выводится комментарий (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Классический вид Панели управления

С помощью элементов Панели управления можно настроить: системную дату и время; язык и региональные стандарты; соединения с Интернет и параметры локальной сети; звуки; речь; шрифты; назначенные задания (планировщик заданий); различные устройства (клавиатуру, модем, принтеры и факсы, сканеры и камеры, мышь); энергосберегающие функции монитора; учетные записи пользователей и др. Используя соответствующие элементы, можно устанавливать и удалять программы и компоненты Windows; запустить Мастера установки оборудования, который проверит систему на наличие нераспознанных устройств или комплектующих; открыть окно «Диспетчер устройств» для проверки корректности работы устройств и обновления драйверов и т.д.

3.4 Сервисные программы

Сервисные программы расширяют возможности ОС по обслуживанию системы и обеспечивают удобство работы пользователя. К этой категории относят системы технического обслуживания, программные оболочки ОС, а также программы-утилиты (служебные программы).

Системы технического обслуживания — это совокупность программно-аппаратных средств, которые выполняют контроль, тестирование и диагностику и используются для проверки функционирования устройств компьютера и обнаружения неисправностей в процессе его работы. Они являются инструментом специалистов по эксплуатации и ремонту технических средств компьютера.

Программные оболочки операционных систем — это программы, которые позволяют пользователю отличными от предоставляемых ОС средствами (более понятными и эффективными) осуществлять действия по управлению ресурсами компьютера.

Программы-утилиты (служебные программы) — это программы, служащие для выполнения вспомогательных операций обработки данных при обслуживании компьютеров (диагностики, тестирования аппаратных и программных средств, оптимизации использования дискового пространства, восстановления разрушенной на магнитном диске информации, защиты от компьютерных вирусов и др.).

Утилиты могут распространяться тремя способами:

1. Поставляться на рынок как самостоятельные программы;

2. Входить в состав многофункциональных пакетов сервисных утилит;

3. Входить в состав операционной системы (в виде служебных программам).

В качестве примера пакета сервисных программ можно привести пакет Norton Utilities for Windows (Symantec), содержащий набор программ, реализующих многие важные и полезные функции, которые затруднительно или даже невозможно осуществить с помощью собственных средств ОС.

Перечислим некоторые утилиты этого комплекта, с которыми чаще всего приходится сталкиваться на практике:

Norton Utilities Integrator — объединяет все программы из Norton Utilities, разбивая их по «тематическим группам»;

Norton WinDoctor — оптимизирует Регистр (базу данных параметров Windows), контролирует корректность всех имеющихся в Windows ярлыков программ и соответствие расширений файлов программам просмотра и редактирования;

Norton Disk Doctor — проверяет жесткий диск на наличие физических повреждений магнитного слоя, отслеживает и ликвидирует различные повреждения файловой системы;

Norton Connection Doctor — проверяет установленный в компьютере модем и тестирует соединения с Internet;

Norton Unerase Wizard — восстанавливает удаленные файлы;

Norton Speed Disk — производит дефрагментацию диска;

Norton Optimize Wizard — оптимизирует размер Регистра, удаляя из него «пустые» и лишние записи;

Norton Spase Wizard — производит очистку диска;

Norton System Doctor — проверяет диск на наличие вирусов и ошибок, определяет не нужна ли дефрагментация и т.п., а также сканирует Norton Utilities в случае необходимости обновления;

Norton Rescue Disk — позволяет создать системную загрузочную дискету со всеми необходимыми системными файлами и утилитами для восстановления системы в случае сбоя.

Norton Wipeinfo — удаляет файлы без возможности их восстановления;

Norton Recyle Bin — создает улучшенную Защищенную Корзину для Windows;

Norton System Information — выдает полную информацию о компьютере;

и др.

В ОС Windows XP входит ряд служебных программ, в качестве примера которых можно привести следующие.

Программа очистки диска — очищает пространство на жестком диске. Она проверяет диск и выводит перечень временных файлов, файлов из «кэша» Интернета, а также ненужных программных файлов, удаление которых не приведет к негативным последствиям. Можно выбрать удаление некоторых или всех этих файлов.

Программа проверки диска — проверяет жесткий диск на наличие ошибок файловой системы и поврежденных секторов на жестком диске.

Ошибки файловой системы — это повреждение файловой структуры и системной области дисков (загрузочной записи и таблицы размещения файлов), которое может возникнуть из-за некорректного завершения работы Windows или прикладных программ, внезапного отключение питания компьютера, действия компьютерных вирусов и др. К таким ошибкам относятся: перекрестные ссылки (в цепочках кластеров нескольких файлов появляется один и тот же кластер); потерянные кластеры (кластеры, не отмеченные как свободные, но в то же время не занятые каким-либо файлом), ошибки в именах файлов и др. При установки соответствующей опции программа проверки диска исправляет такие ошибки.

Повреждение секторов на жестком диске связано с механическими повреждениями поверхности диска, ее низким качеством или старением магнитного покрытия. Эти дефекты могут быть вызваны влиянием магнитных полей, приводящим к нарушению структуры записи информации на диске. При обнаружении поврежденных секторов соответствующие кластеры объявляются дефектными (помечаются), и тем самым их использование блокируется.

Если сеанс работы Windows был завершен некорректно или аварийно (отключено питание), то при последующем включении компьютера программа проверки диска вызывается автоматически.

Программа дефрагментации диска — выполняет анализ локальных дисков с последующим поиском и объединением фрагментированных файлов и папок. После процедуры дефрагментации каждый файл и папка занимают единое непрерывное пространство, в результате доступ к ним выполняется эффективнее. Объединяя отдельные части файлов и папок, программа дефрагментации также объединяет в единое целое свободное место на диске, что делает менее вероятной фрагментацию новых файлов.

Программа архивации — создает точную копию содержимого жесткого диска (архив на внешнем носителе) на определенный момент времени.

Программа восстановления системы — позволяет восстановить систему на момент создания точки восстановления — сохраненного состояния компьютера. Точки восстановления создаются автоматически самой системой как контрольные и при наступлении определенных событий (установка программ, обновление системы и т.п.), или вручную пользователем.

Программа «Восстановление системы» обеспечивает сохранение личных файлов, не выполняя восстановление файлов в папке «Мои документы». Кроме того, данная программа не восстанавливает файлы данных с часто используемыми расширениями (.doc, .xls и др.). Если программа была установлена после создания точки восстановления, то в процессе восстановления эта программа будет удалена, а файлы данных, созданные программой, остаются. Все удачные операции восстановления обратимы, их можно отменить. Все неудачные операции обновления автоматически отменяются самой программой.

Число сохраненных точек восстановления зависит от активности использования компьютера, размера жесткого диска (или размера раздела, содержащего каталог Windows XP) и количества места на жестком диске, выделенного для хранения сведений программой «Восстановления системы».

Таблица символов — позволяет вводить в документы специальные символы, отсутствующие на клавиатуре (например, знак параграфа, знак торговой марки, математические символы и др.), или символы из наборов других языков.

Назначенные задания — запускает Мастера планирования заданий для составления расписание автоматического выполнения заданий на компьютере.

Мастер переноса файлов и параметров — организует перенос системных папок Windows по локальной сети на другой компьютер с сохранением всех настроек и параметров.

Командная строка — оболочка, в которой в Windows эмулируется среда MS-DOS.

3.5. Компьютерные вирусы и антивирусные средства

Компьютерный вирус — это программа, ориентированная на существование и размножение в файле за счет его несанкционированного изменения, т.е. заражения, а также выполнения нежелательных действий на компьютере. Она может размножаться, внедряясь в другие программы во время запуска инфицированной программы на выполнение. Действие вируса может быть разрушительным или проявляться в виде помехи.

Вирус начинает вредить или сразу же после внедрения (загрузки в память инфицированной программы), или при наступлении определенного события.

Первые случаи заражения были обнаружены в 1987 г., и в настоящее время насчитываются сотни тысяч вирусов.

Действия вирусов могут проявляться следующим образом:

уменьшается объем доступной оперативной памяти;

изменяются размеры, содержание и количество файлов;

изменяется дата и время модификации файлов;

замедляется работа компьютера;

на экран выводятся непредусмотренные сообщения и изображения или подаются непредусмотренные звуковые сигналы;

неправильно работают прикладные программы;

происходят частые «зависания» и сбои компьютера;

и др.

Компьютерные вирусы можно классифицировать по различным признакам.

По среде обитания вирусы делятся на следующие:

сетевые — распространяются по компьютерным сетям (в настоящее время это наиболее распространенный тип вирусов, которые передаются чаще всего в виде присоединенных файлов почтовых сообщений);

файловые — заражают программные файлы;

загрузочные — внедряются в загрузочный сектор диска или в сектор, содержащий программу загрузки системного диска;

файлово-загрузочные — заражают как файлы, так и загрузочные сектора дисков;

макровирусы — заражают файлы документов офисных пакетов (в частности, Microsoft Office), которые используют возможности макроязыков.

Макровирусы являются разновидностью скрипт-вирусов, которые привязаны к каким-либо «встроенным» языкам программирования.

По способу запуска (заражения) вирусы делятся на следующие:

резидентные, остающиеся после завершения выполнения инфицированной программы в оперативной памяти до выключения или перезагрузки компьютера, выполняя при этом разрушительные действия и многократно заражая программные файлы;

нерезидентные, запускающиеся на выполнение после загрузки инфицированной программы однократно (активные непродолжительное время) и не заражающие память компьютера.

По степени воздействия вирусы делятся на следующие:

неопасные — уменьшают память, дают звуковые или графические эффекты, но не мешают работе компьютера;

опасные — приводят к нарушениям в работе компьютера;

очень опасные — уничтожают данные, стирают информацию в системной области диска.

По способу маскировки вирусы делятся на следующие:

самошифрующиеся — имеют большую часть вируса в зашифрованном виде;

невидимые («стелс-вирусы») — присутствуют в оперативной памяти или в программах, но обнаружить и обезвредить их очень трудно, так как они перехватывают обращения операционной системы к пораженным файлам и секторам дисков и подставляют вместо своего тела незараженные участки диска. Эти вирусы могут удалить свое тело из файла-вирусоносителя при его чтении с диска или вместо истинного размера файла, увеличенного вследствие внедрения вируса в этот файл, выдать уменьшенный (оригинальный) размер инфицированного файла;

мутирующие — со временем автоматически видоизменяются (мутируют), что затрудняет их поиск, обнаружение и разработку антивирусных средств;

не маскирующиеся.

Существуют также квазивирусные программы, которые так же, как и вирусы, наносят вред, но отличаются способом распространения. К ним можно отнести троянские программы и программы репликаторы («черви»).

Троянские программы («трояны», «троянцы», «троянские кони») маскируются под программы или игры, при запуске которых дополнительно производят запрограммированные в них действия. Основное отличие их от вирусов в том, что вирусы самодостаточны, а трояны должны «связываться» со своим автором. Сегодняшние троянцы воруют пароли для доступа в Интернет и другую конфиденциальную информацию (пароли, номера кредитных карт и т.п.) и пересылают ее «хозяину» либо устанавливают различные сервера для удаленного доступа. В Интернете легко подцепить «троянские звонилки», которые автоматически звонят на номера, за «разговор» по которым абонент платит дополнительные деньги.

Программы-репликаторы («черви») распространяются по компьютерным сетям, вычисляют адреса сетевых компьютеров и записывают по этим адресам свои копии. Сами они разрушительных действий не производят, но они могут размножаться без внедрения в другие программы и иметь «начинку» из компьютерных вирусов.

Основными источниками заражения вирусами и вирусоподобными программами являются электронная почта, Интернет, локальная сеть, накопители (flash, диски).

Существуют три меры защиты от компьютерных вирусов:

профилактика — перекрытие путей проникновения, исключение возможности заражения;

диагностика — обнаружение вирусов;

лечение — удаление вирусов и восстановление поврежденных файлов.

Главные направления профилактики заражения вирусами:

1. Периодическая проверка дисков на наличие вирусов с использованием свежих версий антивирусных программ.

2. Проверка поступающих извне данных.

3. Копирование информации и жесткое разграничение доступа.

Для предотвращения заражения, диагностики и лечения (ликвидации последствий заражения вирусом) предназначены антивирусные программы.

Хорошая антивирусная программа должна обладать следующими возможностями:

обеспечивать эффективную защиту в режиме реального времени. Резидентная часть (монитор) программы должна постоянно находиться в оперативной памяти и производить проверку всех файловых операций (при создании, редактировании, копировании файлов, запуске их на исполнение), сообщений электронной почты, данных и программ, получаемых из Интернета;

позволять проверять все содержимое локальных дисков «по требованию», запуская проверку вручную или автоматически по расписанию;

защищать ваш компьютер даже от неизвестных вирусов: программа должна включать в себя технологии поиска неизвестных вирусов, основанные на принципах эвристического анализа;

уметь проверять и лечить архивированные файлы;

давать возможность регулярно (ежедневно!) обновлять антивирусные базы.

При обнаружении вируса антивирусная программа (в зависимости от настройки) производит следующие действия:

только выдает отчет;

лечит зараженные файлы (если вылечить невозможно, то удаляет зараженные файлы либо перемещает зараженные файлы или запрашивает пользователя о дальнейших действиях);

сразу удаляет зараженные файлы.

Рекомендуется устанавливать режим — «лечить зараженные файлы; если вылечить невозможно, запрашивать пользователя о дальнейших действиях».

Среди антивирусных средств можно отметить: MSAV фирмы Microsoft, VirusScan от фирмы McAfee, Norton Antivirus от Symantec, NOD32 от Eset, AIDSTEST Д. Лозинского, Doctor Web (Dr.Web) И. Данилова и В. Лутовинова, AntiViral Toolkit Pro (AVP) и AVP for Novell NetWare (AVPN) Е. Касперовского и другие. «Вирусные базы» этих программ постоянно обновляются.

Разрабатываются также специальные антитроянские утилиты, как, например: Trojan Remover от компании Simply Super Software и Tauscan от компании Agnitum.

В качестве примера возможностей антивирусных программ можно привести следующие.

Программа Norton AntiVirus автоматически защищает от вирусов, злонамеренных программ ActiveX, апплетов Java при пользовании Internet и работе с дискетами, CD или сетью, проверяет входящие приложения в самых распространенных программах электронной почты, обнаруживает вирусы и лечит сжатые файлы. Norton AntiVirus 2003 автоматически удаляет опасные программные коды, а также защищает от вирусов вложения в сообщениях и электронных письмах, гарантирует максимальный уровень безопасности благодаря возможности постоянного автоматического обновления антивирусных баз и созданию всесторонней защиты пользователей от проникновения опасных программных кодов.

Программа Norton AntiVirus обеспечивает:

поиск и уничтожение десятков тысяч известных вирусов;

поиск и уничтожение макровирусов и полиморфных вирусов (мутантов);

обнаружение неизвестных вирусов и некоторых «троянских» модулей;

бесплатное ежемесячное обновление вирусных баз;

постоянный контроль проникновения вирусов и вирусоподобной деятельности, выполняемый в фоновом режиме работы операционной системы;

проверку на вирус сетевых и сжатых дисков;

автоматическую проверку на вирус дискет, CD и DVD дисков, Flash-накопителей и т.п. при обращении к ним;

перехват сообщений и обработку электронной почты на полпути к почтовому ящику, а также проверку исходящей почты;

и др.

Программа Norton AntiVirus распространяется и как отдельная программа и в составе известных утилитных пакетов от Symantec: Norton System Works и Norton Internet Security Professional.

Компания ESET — международный разработчик программного обеспечения в области компьютерной безопасности, предлагает антивирусные решения семейства NOD32 для защиты компьютеров, серверов и сетей от широкого круга угроз, связанных с вредоносным кодом: включая вирусы, троянские программы (трояны), черви, шпионские программы, рекламные программы, phishing-атаки, руткиты.

Среди других ведущих антивирусных пакетов NOD32 отличается малым использованием системных ресурсов. Имеет очень мощный эвристический анализатор, позволяющий с большой точностью выявлять неизвестные вирусы, а также не менее мощный и надежный встроенный виртуальный эмулятор для обнаружения полиморфных вирусов.

Некоторые производители антивирусных программ выпускают утилиты, позволяющие производить проверку и лечение без установки антивирусной программы или отдельные модули-сканеры, блокирующие подозрительные файлы на подключаемых устройствах. Например, утилита Dr.Web CureIt! на основе сканера Dr.Web — быстро и эффективно проверяет и лечит без установки антивируса Dr.Web. Она содержит самый последний набор дополнений к вирусной базе Dr.Web и обновляется один или несколько раз в час. Dr.Web CureIt! определяет и удаляет:

почтовые и сетевые черви;

файловые вирусы;

троянские программы;

стелс-вирусы;

полиморфные вирусы;

макро- и скрипт-вирусы;

программы-похитители паролей;

программы-дозвонщики;

рекламное ПО;

потенциально опасное ПО;

хакерские утилиты;

программы-шутки;

и др.

3.6 Оболочки операционных систем, их назначение,
виды, функциональные возможности
 

Оболочки операционных систем — это программы, облегчающие работу пользователя с файлами и папками (каталогами) и предоставляющие ему ряд дополнительных сервисных услуг. Поскольку производимые с их помощью операции являются действиями над элементами файловой системы, их иногда называют файловыми менеджерами или файловыми диспетчерами.

Основные возможности большинства оболочек ОС следующие:

просмотр содержимого папки (диска) в различных форматах;

вывод информации о скрытых файлах и папках;

сортировка и фильтрация информации о содержимом папки (диска);

просмотр структуры диска (дерева папок);

переименование, копирование, пересылка, удаление и быстрый поиск файлов;

просмотр, создание, сравнение и синхронизация каталогов;

просмотр, создание и редактирование текстовых файлов;

архивация, обновление и разархивация архивных файлов, просмотр архивов;

слияние файлов;

работа с сетью;

запуск программ и создание пользовательских меню запуска.

Примерами оболочек ОС являются следующие программы: Norton Commander, Norton Navigator, NC for Windows, DOS Navigator, PC Shell, PowerDesk, FAR, Windows Commander, Windows Explorer (Проводник), ДИСКо Командир и др. При всем многообразии эти программы можно разделить на две большие группы. В первую входят программы, подобные программе «Проводник» с добавлениями некоторых полезных функций. Вторая группа представлена программами, имитирующими интерфейс самого популярного файлового менеджера прошлых лет — Norton Commander.

Программы первой группы популярны на Западе. Примером такой программы может служить PowerDesk, входящая в комплект утилит фирмы Mijenix. Большинство же пользователей «постсоветского пространства» отдают предпочтение файловым менеджерам второй группы. Эти программы позволяют видеть файлы и каталоги на двух панелях, которые идентичны по своим функциям, т.е. можно одновременно просматривать содержимое двух папок. Операции над файлами и каталогами в них производятся с помощью команд меню, функциональных клавиш и мыши. Кроме этого, оболочки типа «нортона» имеют командную строку, которую можно использовать для выполнения некоторых операций.

Рассмотрим функциональные возможности оболочек ОС на примере программы Total Commander (ранее Windows Commander) версии 6.50.

Total Commander — это классический двухпанельный файл-менеджер с графическим интерфейсом, выпускаемый компанией Christian Ghisler.

Кроме двух рабочих панелей, интерфейс Total Commander (рис. 3.6) содержит Панель инструментов, Панель с кнопками дисков «drive buttons», Окно выбора диска, Панель информации о выбранном диске, Строку состояния, Командную строку, Кнопки функциональных клавиш, которые при необходимости можно отключать.

Рис. 3.6. Окно программы Total Commander

Помимо основных возможностей, перечисленных выше, Total Commander выполняет следующие функции:

предоставляет возможность смены языка интерфейса;

поддерживает длинные имена файлов;

поддерживает стандартный набор архиваторов (ZIP, ARJ, LHA и RAR), а также архиваторы UC2 и ACE. Содержимое архивов показывается в виде каталогов, файлы которых можно просмотреть или даже запустить. Возможен просмотр самораспаковывающихся архивов;

поддерживает удаление в Корзину или минуя ее (при нажатой клавише <Shift>);

поддерживает Контекстное меню и технологию «Drag&Drop»;

содержит полнофункциональный встроенный FTP-клиент;

содержит программу просмотра Lister, которая позволяет не только просматривать текстовые файлы, но и работать с HTML страницами, просматривать рисунки, прослушивать аудио-файлы (для просмотра файлов других форматов можно использовать внешние программы);

позволяет производить настройку цветов (можно выбрать любые цвета палитры для панелей, текста, выделенных файлов и директорий, курсора и текста под ним) и шрифтов, используемых в рабочих и служебных панелях, а также изменить размер иконок на панелях;

предоставляет функции обмена данными между двумя компьютерами, сравнения файлов, синхронизации директорий и др.

Total Commander поддерживает как «нортоновские», так и «виндовские» комбинации «горячих клавиш» и способы проведения некоторых операций. Например, операцию копирования можно производить при помощи клавиши <F5> либо комбинациями <Ctrl>+<C> <Ctrl>+<V>. Эту же операцию можно провести используя Контекстное меню или технологию «Drag&Drop»;

Операции выделения файлов и каталогов и поиска внутри каталога также осуществляются как «нортоновскими», так и «виндовскими» методами.

3.7 Архивация 

Цель архивации — обеспечение более компактного размещения информации на диске, а также сокращение времени и соответственно стоимости передачи информации по каналам связи в компьютерных сетях. Кроме того, архивация существенно упрощает перенос информации с одного компьютера на другой, сокращает время ее копирования на внешние носители, позволяет защитить информацию от несанкционированного доступа, способствует защите от заражения компьютерными вирусами.

Основная особенность архивации — это сжатие информации, т.е. преобразование ее к виду, при котором уменьшается избыточность в ее представлении и соответственно требуется меньший объем памяти для хранения.

Сжиматься могут как один, так и несколько файлов, которые в сжатом виде помещаются в один так называемый архивный файл или архив, откуда их можно извлечь в первоначальном виде.

Архивный файл (архив) — это специальным образом организованный файл, содержащий в себе один или несколько файлов в сжатом или несжатом виде и служебную информацию об именах файлов, дате и времени их создания или модификации, размерах и т.п.

Процесс записи файлов в архивный файл называется архивацией (архивированием, упаковкой), а извлечение файлов из архива — разархивацией (разархивированием, распаковкой).

Степень сжатия файла при архивировании зависит от его формата. Некоторые форматы (например, графические) предполагают сжатие, выполняемое программами, создающими файлы данных типов, и поэтому при архивации не уменьшаются в размере. Лучше всего при архивации сжимаются текстовые файлы и файлы баз данных, меньше сжимаются файлы исполняемых программ и загрузочных модулей. На степень сжатия также влияет метод сжатия.

Кроме обычных архивных файлов, можно создавать непрерывные, многотомные и самораспаковывающиеся архивы, а также их комбинации, например: многотомные самораспаковывающиеся, многотомные непрерывные и т.д.

Непрерывный (Solid) архив — это архив, запакованный специальным способом, при котором все сжимаемые файлы рассматриваются как один последовательный поток данных.

Непрерывная архивация значительно увеличивает степень сжатия, особенно при добавлении большого количества маленьких похожих файлов. Однако при этом существуют и недостатки:

существующие непрерывные архивы обновляются медленнее, чем обычные;

зашифрованные непрерывные архивы невозможно изменять;

для извлечения одного файла из непрерывного архива необходимо проанализировать все предыдущие заархивированные файлы, поэтому извлечение отдельных файлов из середины непрерывного архива происходит медленнее, чем извлечение из обычного архива. Однако если из непрерывного архива извлекаются все или несколько первых файлов, то в этом случае скорость распаковки практически такая же, как и с обычными архивами;

если в непрерывном архиве какой-либо файл окажется поврежденным, то не удастся также извлечь и все файлы, следующие после него. Поэтому при сохранении непрерывного архива на ненадежном носителе рекомендуется добавлять информацию для восстановления.

Непрерывные архивы лучше использовать в тех случаях, когда:

архив редко обновляется;

нет необходимости часто извлекать из архива один или несколько файлов;

архивируется один большой файл;

степень сжатия важнее скорости сжатия.

Файлы в непрерывных архивах обычно отсортированы по расширению, однако порядок сортировки можно изменить.

Многотомные архивы — это архивы, состоящие из нескольких частей (томов). Обычно тома используются для сохранения большого архива на нескольких дискетах или других сменных носителях.

Первый том в последовательности имеет обычное стандартное расширение программы-архиватора, а расширения последующих томов — первую букву расширения архиватора и порядковый номер.

Файлы в существующих томах невозможно добавлять, обновлять или удалять.

Самораспаковывающийся (SFX, от английских слов SelF-eXtracting) архив — это архив, к которому присоединен исполнимый модуль. Этот модуль позволяет извлечь файлы, просто запустив архив как обычную программу. Таким образом, для извлечения содержимого SFX-архива не требуется дополнительных внешних программ. SFX-архивы, как и любые другие исполнимые файлы, обычно имеют расширение .EXE, но с ними можно работать так же, как и с любым другим архивом.

SFX-архивы удобны в тех случаях, когда нужно передать кому-то архив, но вы не уверены, что у адресата есть соответствующий архиватор для извлечения файлов.

Многотомные и самораспаковывающиеся архивы также могут быть непрерывными.

Программы, осуществляющие архивацию/разархивацию файлов, называют программы-архиваторы.

Программы-архиваторы можно сравнивать по следующим основным параметрам: интерфейс, методы сжатия (определяющие степень сжатия файлов), типы создаваемых архивов, скорость работы, поддержка форматов других архиваторов.

При создании архива программа-архиватор автоматически присваивает архивному файлу «свое» расширение, например, zip, rar и др.

Управление программой-архиватором осуществляется одним из следующих способов:

1. с помощью командной строки;

2. с помощью встроенной оболочки и диалоговых панелей, позволяющих вести управление с использованием меню и функциональных клавиш.

3. с помощью комбинаций функциональных клавиш в операционных оболочках, которые, как правило, могут предложить на выбор несколько DOS-программ архивации или собственный архиватор оболочки.

4. с помощью элементов графического интерфейса.

Несмотря на множество программ-архиваторов, современный пользователь, как правило, реально работает с двумя форматами архивов: ZIP и RAR.

Общая характеристика и функциональные возможности программы-архиватора WinRAR 3.3

WinRAR — это 32-разрядная версия архиватора RAR для Windows, мощного средства создания и управления архивными файлами. Для Windows имеются две версии RAR:

1. Версия для командной строки в текстовом режиме — консольная версия;

2. Версия с графическим интерфейсом пользователя.

Функциональные возможности WinRAR следующие:

полная поддержка архивов RAR и ZIP и управление архивами других форматов;

просмотр содержимого файлов, в том числе заархивированных;

поддержка технологии «Drag&Drop»;

интерфейс командной строки;

поддержка непрерывных (Solid), многотомных и самораспаковывающихся (SFX) архивов;

восстановление физически поврежденных архивов;

запуск программ непосредственно из архива (например, установка новой программы не распаковывая дистрибутив);

другие дополнительные функции, например: шифрование, добавление архивных комментариев, протоколирование ошибок и пр.

WinRAR может создавать архивы двух форматов: RAR и ZIP. С архивами других форматов WinRAR может выполнять некоторые операции (просмотр содержимого, извлечение и удаление файлов и др.), но не может их создавать и добавлять в них файлы.

При установке WinRAR встраивается в оболочку Windows и в Контекстные меню объектов добавляются соответствующие пункты (рис. 3.7)

 

Рис. 3.7. Фрагменты контекстных меню файлов/папок и архивов

Оболочка WinRAR имеет два основных режима работы: режим управления файлами (выводится список файлов и папок в текущей папке) и режим управления архивами (выводится список файлов и папок в архиве). В режиме управления файлами производится работа с файлами и папками, находящимися в папке (в том числе добавление их в архив), а в режиме управления архивами — с файлами и папками, находящимися в архиве (в том числе извлечение их из архива). В разных режимах WinRAR различается операция удаление объектов: в режиме управления файлами объекты удаляются в «Корзину» (если не использовалась комбинация клавиш<Shift>+<Del>), а в режиме управления архивами — удаляются полностью (при этом выводится запрос на подтверждение).

Окно WinRAR содержит следующие элементы:

меню и панель инструментов (их элементы зависят от режима работы);

адресную строку;

рабочее окно для отображения информации о содержимом папки или архива.

строку состояния (отображает информацию о текущем состоянии и содержит значки «Диск» и «Ключ» для быстрого изменения текущего диска и пароля).

Если включена опция «Показывать комментарий» и в открытом архиве есть комментарий, он выводится справа от списка файлов (рис. 3.8). Ширину окна комментария можно изменить, перетаскивая мышью его левый край.

Рис. 3.8. Архив КИТ.rar в окне программы WinRAR

При создании в WinRAR нового архива или добавлении файлов в архив задаются следующие параметры (рис. 3.9):

имя архива (при необходимости — путь к нему);

формат архива — RAR или ZIP;

метод сжатия — поддерживаются шесть методов архивации: «Без сжатия», «Скоростной», «Быстрый», «Обычный», «Хороший» и «Максимальный» («Максимальный» метод обеспечивает наиболее высокую степень сжатия, но с наименьшей скоростью, «Скоростной» сжимает плохо, но очень быстро, метод «Без сжатия» просто помещает файлы в архив без их упаковки);

тип архива — SFX, непрерывный или многотомный (для многотомного архива надо указать размер тома).

метод обновления — с заменой файлов, с обновлением файлов или обновление существующих файлов.

другие параметры архивации, например: комментарий, пароль, блокировка и т.д.

Если в качестве формата архива был выбран ZIP, то некоторые параметры (возможности которых поддерживаются только архивами RAR) недоступны.

Рис. 3.9. Окно выбора параметров архива

Созданный в WinRAR обычный архив можно преобразовать в самораспаковывающийся.

3.8 Прикладное программное обеспечение и его классификация

В состав прикладного программного обеспечения входят прикладные программы пользователей и пакеты прикладных программ различного назначения.

Прикладная программа пользователя — это любая программа, способствующая решению какой-либо задачи в пределах данной проблемной области. Прикладные программы могут использоваться либо автономно, либо в составе программных комплексов или пакетов.

Пакеты прикладных программ (ППП) — это специальным образом организованные программные комплексы, рассчитанные на общее применение в определенной проблемной области. Они являются мощным инструментом автоматизации решаемых пользователем задач, практически полностью освобождая его от необходимости знать, как выполняет компьютер те или иные функции и процедуры по обработке информации.

Различают следующие типы ППП:

1. ППП общего назначения — универсальные программные продукты, предназначенные для автоматизации широкого класса задач пользователя, аналогичных для различных сфер (областей) науки, техники, экономики и др.. К ним относятся:

Редакторы текстовых документов (например, Microsoft Word, Word Perfect, Лексикон);

Табличные процессоры (например, Microsoft Excel, Lotus 1-2-3, Quattro Pro);

Системы динамических презентаций (например, Microsoft Power Point, Freelance Graphics, Harvard Graphics);

Системы управления базами данных (например, Microsoft Access, Oracle, dBASE);

Системы компьютерной графики — графические редакторы (например, Сorel Draw, Adobe Photoshop);

Издательские системы (например, Corel Ventura Publisher, Adobe PageMaker, QuarkXPress);

Электронные словари и системы перевода (например, Prompt, Сократ, Лингво);

Системы распознавания текста (например, Fine Reader, Cunei Form).

Интегрированные пакеты (например, MS Works, Framework, SmartSuite).

Системы общего назначения часто интегрируются в многокомпонентные пакеты для автоматизации офисной деятельности — офисные пакеты.

Любой полнофункциональный офисный пакет включает несколько программ для решения стандартных офисных задач. Стандартного набора программ для офисного пакета не существует, однако в большинстве случаев, основу пакета составляют текстовый процессор, табличный процессор (электронная таблица), система управления базами данных, графический редактор, системы подготовки динамических презентаций, средства коммуникаций и др. Кроме основных компонент офисного пакета, количество которых может быть разным в зависимости от версии пакета, существуют еще «офисные дополнения» — программы, которые не входят ни в одну версию, а как бы «примыкают» к пакету, расширяя его возможности.

В современных офисных пакетах имеется возможность установки только необходимых компонентов (что позволяет экономить ресурсы компьютера), а остальные компоненты инсталлируются по мере необходимости.

Все компоненты офисного пакета взаимодействуют между собой. Главной отличительной чертой программ, составляющих такой пакет, является общий интерфейс пользователя, позволяющий применять одни и те же (или похожие) приемы работы с различными приложениями пакета. Общность интерфейса уменьшает затраты на обучение пользователей. Кроме того, цена комплекта из нескольких приложений, поддерживаемых одним производителем, значительно ниже, чем их суммарная цена, приобретенных по отдельности.

Из известных офисных пакетов (работающих в среде Windows) можно выделить следующие: Microsoft Office, Corel Office, Lotus SmartSuite, Novell Perfect Office, StarOffice (OpenOffice) и др. В нашей стране на сегодняшний день наибольшей популярностью пользуются пакеты фирмы Microsoft, которые выпускаются в различных версиях. Полная версия этого пакета содержит около двух десятков компонент, в которые входят основные приложения (стандартные, профессиональные и бизнес-приложения) и «примыкающие» дополнительные программы. Например, офисный пакет Microsoft Office 2003 имеет следующие основные компоненты:

текстовый процессор Word;

табличный процессор Excel;

систему динамических презентаций PowerPoint;

коммуникационный менеджер-органайзер Outlook;

систему управления базами данных Access;

программу верстки и дизайна текстовых публикаций Publisher;

Web-редактор FrontPage;

редактор электронных форм InfoPath;

редактор заметок OneNote;

бизнес-систему управления проектами Project;

редактор деловой графики Visio.

Кроме этих программ в данном пакета могут использоваться графические редакторы Picture-It и PhotoDRAW; домашний бухгалтер Money и др.

2. Методо-ориентированные ППП, в основе которых лежит реализация математических методов решения задач. К ним относятся, например, системы математической обработки данных (Mathematica, MathCad, Maple), системы статистической обработки данных (Statistica, Stat) и др.

3. Проблемно-ориентированные ППП предназначены для решения определенной задачи в конкретной предметной области. К ним относятся пакеты, предназначенные для комплексной автоматизации функций управления, и пакеты предметных областей (информационно-правовые системы ЮрЭксперт, ЮрИнформ, Консультант Плюс; программный комплекс Галактика, система программ 1С:Предприятие; банковские системы и др.).

Обычно пакеты прикладных программ имеют средства настройки, что позволяет при эксплуатации адаптировать их к специфике предметной области.

4. ППП автоматизированного проектирования предназначены для поддержания работы конструкторов и технологов, связанных с разработкой чертежей, схем, графическим моделированием и конструированием и т.д. Пользуются этими программами (AutoCAD, Auto Vision, Autodesk WorkCentre и др.) также дизайнеры и модельеры.

5. ППП систем искусственного интеллекта реализуют отдельные функции интеллекта человека. Обычно они включают базу знаний, интеллектуальный интерфейс пользователя и программу формирования логических выводов. Их разработка ведется по следующим направлениям: оболочки ЭС; готовые ЭС и СППР; системы анализа и распознавания речи, обучающие системы, интеллектуальные роботы и т.п.

6. ППП средств мультимедиа предназначены для создания мультимедийных продуктов, которые работают с различными видами информации — трехмерной графикой и анимацией, звуком, видео и т.д. (Ulead MediaStudio Pro, 3D Studio MAX, Adobe Premiere и др.).

3.9 Инструментальное программное обеспечение

К инструментальному программному обеспечению относят: системы программирования — для разработки новых программ, например, Паскаль, Бейсик. Обычно они включают: редактор текстов, обеспечивающий создание и редактирование программ на исходном языке программирования (исходных программ), транслятор, а также библиотеки подпрограмм; инструментальные среды для разработки приложений, например, C++, Delphi, Visual Basic, Java, которые включают средства визуального программирования; системы моделирования, например, система имитационного моделирования MatLab, системы моделирования бизнес-процессов BpWin и баз данных ErWin и др.

Транслятор (от англ. translator — переводчик) — это программа-переводчик, которая преобразует программу с языка высокого уровня в программу, состоящую из машинных команд. Трансляторы реализуются в виде компиляторов или интерпретаторов, которые существенно различаются по принципам работы.

Компилятор (от англ. compiler — составитель, собиратель) читает всю программу целиком, делает ее перевод и создает законченный вариант программы на машинном языке, который затем и выполняется. После компилирования получается исполняемая программа, при выполнении которой не нужны ни исходная программа, ни компилятор.

Интерпретатор (от англ. interpreter — истолкователь, устный переводчик) переводит и выполняет программу строка за строкой. Программа, обрабатываемая интерпретатором, должна заново переводиться на машинный язык при каждом ее очередном запуске.

Откомпилированные программы работают быстрее, но интерпретируемые проще исправлять и изменять.

3.10 Технологии обмена данными между приложениями Windows

С появлением компьютера возникли трудности, связанные с переносом данных между различными машинами. Невозможность переноса данных, вызванная разницей в платформах, в настоящее время практически решена за счет внедрения общих стандартов представления данных и наличия программ-перекодировщиков. Проблема переноса данных внутри одного компьютера, между различными программами, создающими разные или одинаковые виды документов, но в различных форматах внутреннего представления, до настоящего времени остается.

Операционная система Windows изначально ориентирована на высокую степень интеграции ее компонентов, важнейшим элементом которой является возможность эффективного обмена данными между различными приложениями. Для этих целей реализовано несколько технологий.

Буфер промежуточного хранения Clipboard

Уже в первых версиях Windows был реализован встроенный буфер промежуточного хранения данных Clipboard (буфер обмена), который постоянно активен и доступен всем Windows-приложениям. Обмен данными через буфер обмена осуществляется следующим образом:

  1.  Выделите в приложении-источнике фрагмент данных.

Скопируйте (перенесите) выделенный фрагмент в буфер обмена командой Правка ► Копировать или Правка ►Вырезать.

Перейдите к приложению-приемнику, поместив курсор в то место, куда требуется вставить данные из буфера, и выполнив команду Правка ► Вставить.

Аналогичный порядок действий обеспечивает обмен данными и в рамках одного приложения, поэтому отпадает необходимость включать в приложения внутренние средства копирования и перемещения объектов.

За счет использования обмена данными через буфер возможно включение в один документ объектов, созданных различными приложениями, — создание так называемых составных документов. Для всех Windows-приложений установлен ряд стандартных форматов представления данных и при операциях с буфером обмена преобразования данных для этих форматов выполняются автоматически и незаметно для пользователя.

Для непосредственного просмотра данных в буфере обмена, изменения формата представления данных в нем, записи содержимого буфера в файл и его очистки используется утилита Clipboard Viewer (Clipbrd), которая является компонентой операционной системы и устанавливается при ее инсталляции.

Недостатками обмена с использованием буфера являются:

некоторое ограничение объема передаваемой через буфер информации;

данные, вставленные в документ-приемник через буфер обмена, не обновляются при их изменении в документе-источнике.

Технология DDE

Для обмена данными между приложениями может использоваться технология DDE (Dynamic Data Exchange — динамический обмен данными), суть которой состоит в том, что вставляемый через буфер обмена объект сохраняет свою связь с оригиналом и при внесении в него изменений может автоматически обновляться. При этом с одним оригиналом можно связать любое число документов; возможно связывание по цепочке, когда источником является не оригинал, а ранее связанный объект; установленная связь сохраняется и после закрытия приложений, т.е. внесенные в оригинал изменения автоматически вносятся во все документы, связанные с ним.

Для использования технологии DDE следует обычным путем скопировать объект из документа приложения-сервера в буфер обмена, перейти в приложение-клиент, а затем по команде Правка ►Специальная вставка ► переключатель Связь вставить его в документ.

Команда Правка ►Связи позволяет просмотреть все связи для данного документа, разорвать или переключить связь с одного объекта на другой или установить режим ручной активации связей, когда обновление информации в документе с изменением оригинала происходит не автоматически, а при выполнении соответствующей команды.

Однако технология DDE не нашла широкого распространения, поскольку при всех достоинствах динамического обмена данными сложность его функционирования привела к тому, что пользователи предпочитали вставку объектов через буфер обмена из-за ее простоты и понятности.

При обмене данными по рассмотренным технологиям объектом является любой фрагмент, переносимый из одного приложения в другое. На самом же деле переносился не сам фрагмент, а лишь его "экранный образ": приложение-источник преобразовывает данные из своего внутреннего формата в один из стандартов Windows, и в таком виде фрагмент вставляется в приложение-приемник. Вставленный объект является составным элементом документа, в котором он отображается, но внести в него изменения довольно трудно, так как для этого требуется приложение-источник.

Технология OLE

Технология связывания и внедрения объектов (Object Linking and Embedding) имеет больше функциональных возможностей, причем если приложение поддерживает OLE, то оно само выполняет обмен данными по этой технологии.

Операции связывания (Linking) и внедрения (Embedding), реализованные в рамках OLE, внешне напоминают технологию DDE и обмен данными через буфер обмена. При работе по технологии OLE выполняется та же последовательность действий. Документ со встроенными OLE-объектами выглядит аналогично документу с фрагментами, вставленными через буфер обмена. Однако в этом случае при двойном щелчке мыши в поле объекта он активизируется и запускается приложение, в котором создавался этот объект, и в него передается объект для редактирования или выполнения других операций. После окончания работы с объектом программа-источник закрывается, а измененный объект автоматически передается обратно в документ приложения-клиента.

В рамках технологии OLE объект представляет собой сочетание данных какого-либо вида (текст, графика, видео, звук и др.) во внутреннем формате приложения-сервера, представленном в одном из стандартных форматов Windows, и информации о создавшей его программе, размере, времени создания и т.д. Таким образом, объект является законченной структурой, переносимой из одного документа в другой и сохраняющей отличительные особенности, независимо от типа документа, в котором в данный момент находится.

При связывании:

отсутствует необходимость создания второй копии объекта, что позволяет сократить требуемый объем дискового пространства;

внесение изменений в связанный объект обеспечивает дублирование этих изменений во всех документах, с которыми объект был связан;

запоминается путь к оригиналу, поэтому при переносе на другую машину необходимо переписать все файлы, содержащие объекты, включенные в данный документ.

При внедрении:

изменения вставленного объекта не отражаются в оригинале;

вся информация хранится в одном файле и никаких проблем при переносе на другой компьютер не возникает.

В рамках OLE реализован метод drag-and-drop (перетащить и бросить), который обеспечивает наглядность процесса обмена данными, и его можно применять вместо операции копирования через буфер обмена даже при межоконном перемещении объектов и их частей.

OLE обеспечивает возможность местной активизации объекта — при двойном щелчке мышью объект обводится широкой штриховой рамкой, обозначающей активность, и остается на месте. Заголовок окна меняется на заголовок вызываемого приложения, а меню представляет собой комбинацию из меню приложения-источника и приложения-приемника. После выполнения операций (чаще всего, редактирования) над объектом возврат в первоначальное состояние осуществляется по щелчку мышью за пределами объекта.

Приложение-сервер и приложение-клиент обмениваются данными по наиболее новой технологии, доступной им обоим, т.е., если приложение-источник поддерживает только DDE, при работе в OLE объект будет вставлен, но возможность его активации из документа-приемника теряется.

OLE-технология, разработанная корпорацией Microsoft, обеспечивает:

  •  привязку — возможность вызова одной программы из другой;
  •  встраивание — помещение объектов, созданных в одном приложении, в документ другого.

3.11 Тенденции развития операционных систем

Основные направления развития операционных систем следующие:

  1.  Расширяемость — возможность внесения дополнительных функций без разрушения целостности системы (вспомните ОС Linux).
  2.  Переносимость — возможность использования на различных аппаратных платформах.
  3.  Надежность и отказоустойчивость — защищенность от внутренних и внешних сбоев и ошибок, т.е. от некорректных действий прикладных программ, пользователей, оборудования и самой операционной системы.
  4.  Совместимость — поддержка выполнения прикладных программ, написанных для других операционных систем, а также взаимодействие между различными ОС, функционирующими в корпоративной среде.
  5.   Безопасность — очень важное требование, особенно в сетевой среде и в условиях все более широкого использования сети Интернет в корпоративной деятельности.
  6.   Производительность — соответствие быстродействия операционной системы возможностям современных аппаратных средств.
  7.   Интеграция с сетью Интернет — поддержка соответствующих протоколов, сервисов и Web-серверов.
  8.   Сетевые возможности — поддержка эффективного использования сетевых ресурсов, организация удаленного доступа, разграничение доступа и др.
  9.   Поддержка многопроцессорной обработки данных.


4. Компьютерная обработка информации

Для обработки информации существует множество вариантов (организационных форм) технологических процессов. Обычно технологический процесс обработки информации с использованием ЭВМ включает в себя следующие операции: прием и комплектование первичных документов (проверка полноты и качества их заполнения, комплектования и т.д.); ввод данных в ЭВМ; обработка данных; контроль и выдача результатной информации.

Процесс обработки информации достаточно сложен и зависит от множества факторов. Современные компьютерные технологии позволяют эффективно производить все операции по обработке различной информации (текстовой, числовой (табличных данных), графической, звуковой и видеоинформации), используя соответствующие технические и программные средства.

4.1. Технологии и системы обработки текстовых документов, их классификация и функциональные возможности 

В зависимости от функциональных возможностей системы обработки текстовых документов условно можно разделить на следующие виды:

Редакторы текстов — для обработки простых текстов, в том числе текстов программ, написанных на языках программирования. В настоящее время они не являются самостоятельными программными продуктами, а встраиваются в операционные системы (например, программа Блокнот) и их оболочки или в системы программирования.

Редакторы документов — для работы с текстом, имеющим структуру документа, т.е. состоящим из разделов, страниц, абзацев и т.п., в который могут быть добавлены таблицы, графический материал и т.п. Существует большой класс таких программ, например: Microsoft Word, Word Perfect, Лексикон, MultiEdit и др.

Редакторы научных текстов — для подготовки и редактирования научных текстов, содержащих большое количество формул, графиков и специальных символов. Среди наиболее известных можно выделить системы MathOr, LaTex и др.

Издательские системы — для подготовки (верстки) больших сложных документов (книг, журналов, газет). В качестве примера можно назвать Corel Ventura Publisher, Adobe PageMaker, Adobe InDesign, QuarkXPress и др. Надо отметить, что издательские системы в основном предназначены для верстки текста (компоновки текста и графики на странице), а на этапе предварительной подготовки материалов предполагается использование редакторов документов.

Условно к системам обработки текстовых документов также можно отнести «визуальные» Web-редакторы, которые позволяют создавать Web-страницы как обычный документ, содержащий текст, графику, таблицы и т.п., однако в отличие от редакторов документов они имеют набор специализированных элементов управления и навигации.

Однако в настоящее время различия между рассмотренными группами текстовых редакторов становятся непринципиальными. Современные редакторы документов позволяют работать с текстами, содержащими объекты и фрагменты, созданные в различных приложениях, могут использовать формулы и специальные символы, создавать Web-страницы и т.д.

Общая характеристика и функциональные возможности текстового процессора Microsoft Word 2003

Текстовый процессор Microsoft Word 2003 имеет следующие основные функциональные возможности:

создание и редактирование текстовых документов (копирование, перемещение, удаление фрагментов текста, поиск и замена слов и т.д.);

создание документов с помощью специализированных шаблонов и «мастеров»;

импорт документов, созданных в других приложениях;

различные режимы работы с документом (обычный, Веб-документ, разметки страницы; структура документа, во весь экран, предварительный просмотр и др.);

форматирование текстовых документов (использование шрифтов различных размеров и начертаний символов и различных способов их выделения; установка параметров абзаца; задание междустрочных интервалов, автоматическая расстановка переносов и т.д.), автоформатирование, применение стилей — совокупности параметров оформления элементов документа, которая хранится под определенным именем;

автоматическое создание указателей, списков иллюстраций и оглавления документа (в виде гиперссылок, позволяющих перейти к нужному разделу документа, рисунку или соответствующей странице);

автоматическая проверка орфографии, грамматики и стилистики, подбор синонимов, использование автозамены;

установка сносок и закладок, вставка полей с информацией стандартного типа (дата, время и т.п.), использование автотекста;

поддержка гипертекстовых ссылок, OLE-технологии и технологии «drag&drop»;

добавление различных объектов: математических формул (Microsoft Equation Editor), электронных таблиц (Microsoft Excel), графиков и диаграмм (Microsoft Graph или Microsoft Excel), готовых графических образов (Microsoft Clip Gallery), рисунков, автофигур (панель инструментов «Рисование») и др. и возможности работы с ними;

создание эффектов текста (Microsoft WordArt);

создание таблиц и работа с ними (добавление/удаление строк/столбцов; задание конкретного значения или автоматический подбор высоты строк и ширины столбцов; объединение и разбиение ячеек; обрамление и заливка; проведение расчетов с помощью формул; сортировка данных; и т.д.);

создание маркированных и нумерованных списков;

работа с многоколоночным текстом (верстка простого документа);

создание документов с использованием электронных форм и полей Word, а также с помощью «Процедуры слияния»;

создание макросов (последовательностей макрокоманд) и модулей на языке программирования VBA;

подготовка документов к печати (нумерация страниц, установка размеров бумажного носителя и параметров печати; задание верхних и нижних колонтитулов; просмотр документов перед печатью и т.д.);

множественный буфер обмена, позволяющий размещать до 24 фрагментов данных;

отмена и повторение предыдущих действий пользователя;

и др.

Главным понятием при работе с текстовым процессором является понятие электронного документа. Структурными элементами документа являются: символ, абзац, страница, раздел.

Символ — это минимальная единица информации при работе с текстом. Он определяется видом шрифта, размером и начертанием.

Абзац — это фрагмент текста между двумя маркерами конца абзаца (¶), который вводится при нажатии клавиши [Enter]. Переход на следующую строку внутри абзаца происходит автоматически при полном заполнении текущей строки. Абзац может содержать текст, графику, таблицы и другие объекты.

Страница характеризуется размером бумажного листа и параметрами размещения текста: полями, способами вертикального выравнивания, ориентации текста и др.

Раздел — часть документа, имеющая заданные параметры форматирования страницы. Раздел документа характеризуется определенным форматом печатной страницы, способом нумерации страниц, количеством колонок текста и др. Новый раздел создается, если требуется изменить параметры страницы или вид документа (например, изменить ориентацию листа или разместить текст в несколько колонок).

Внешним видом создаваемого документа также позволяют управлять специальные (непечатаемые) символы, например, с их помощью можно сделать строку короче (символ конца строки) или предохранить некоторые слова от переноса (неразрывный пробел) и т.д.

Технологию создания документа удобно представить в виде последовательности трех этапов:

1. Настройка Word для работы

Установка параметров страницы (формат и ориентация бумаги, поля и т.д.).

Выбор режима отображения документа (обычный, разметка страницы и т.д.).

Задание параметров абзаца (отступы, интервалы, выравнивание и т.д.).

Выбор шрифта (тип, размер, начертание).

Задание масштаба отображения документа.

2. Ввод, редактирование, форматирование и сохранение документа

Набор текста. При вводе можно использовать специальные символы (например, текущую дату, которая будет обновляться каждый раз при открытии, печати или просмотре документа) и дополнительные символы (не обозначенные на клавиатуре), вставляя их из таблиц символов и списков специальных знаков, доступных через меню Word, либо используя соответствующие комбинации клавиши на клавиатуре.

Добавление необходимых объектов (таблиц, рисунков, формул и т.п.).

Редактирование текста (изменение содержания документа при помощи добавления, перемещения, копирования или удаления фрагментов).

Форматирование текста (придание документу визуально приятного вида путем форматирование символов, абзацев и страниц, автоматическая расстановка переносов и т.д.)

Сохранение документа.

3. Подготовка к печати и печать документа

Проверка орфографии, грамматики и стилистики.

Установка верхних и нижних колонтитулов (областей, располагающихся в верхней и нижней части страницы и содержащих определенный текст, например, номер страницы).

Предварительный просмотр (позволяет не только выявить погрешности в форматировании документа, но и добиться нужного количества страниц в документе).

Печать (при необходимости можно выбрать принтер, указать количество копий, количество печатаемых страниц и т. д.).

Анализ подготовленного документа (при необходимости производится редактирование и повторная печать).

Примечание. Основные приемы работы в программе Microsoft Word 2003 и технологии создания различных электронных документов в Word будут рассмотрены на соответствующих лабораторных работах.

4.2. Технологии и системы обработки табличной информации (табличные процессоры) 

Табличные процессоры — это программные комплексы для управления электронными таблицами.

Электронная таблица (ЭТ) — универсальное средство для автоматизации расчетов над большими массивами табличных данных.

Использование табличных процессоров целесообразно в тех случаях, когда:

1. Числа, с которыми требуется работать при решении поставленной задачи, можно расположить в виде таблицы, т.е. В строках и графах;

2. Числа в одной строке или графе связаны с числами в других строках или графах и предполагается использование математических вычислений над данными таблицы;

3. Предполагается статистическая обработка данных или графический анализ; возможно частое изменение информации; отслеживается большое число показателей; предполагается изготовление нужного числа копий табличных документов.

Первая программа, реализующая концепцию электронных таблиц, Visicalc была создана для ПК Apple в 1979 году. Затем появились электронные таблицы SuperCalc, Multiplan, Lotus 1-2-3, QuattroPro и др. С 1987 года Microsoft начала выпуск табличного процессора Excel.

Современные табличные процессоры имеют дружественный интерфейс и содержат средства для работы с таблицами, текстом, графикой, гиперсвязями, а также дополнения для моделирования, анализа и прогнозирования.

В зависимости от вида табличного процессора пользователю доступны различные встроенные функции: математические, логические, статистические, финансовые и др.

На основе табличных данных средствами табличного процессора можно проводить графический анализ данных с использованием разнообразных графиков и диаграмм.

Общая характеристика и функциональные возможности Microsoft Excel 2003

Можно выделить следующие функциональные возможности текстового процессора Microsoft Excel 2003:

построение таблиц и сохранение их на машинных носителях, работа с шаблонами;

работа с несколькими таблицами и связывание этих таблиц;

обработка различных типов данных (числа, текст, даты, формулы) и использование функций;

использование возможностей заполнения рядов и прогрессий при вводе данных в таблицу;

редактирование таблиц (копирование, перемещение, добавление и удаление ячеек, строк и столбцов; объединение и разбиение ячеек);

форматирование таблиц (изменение ширины столбцов и высоты строк; выравнивание; шрифтовое и цветовое оформление, обрамление, изменение направления текста; использование автоформата и условного форматирования и др.).

добавление в ЭТ объектов WordArt, автофигур, рисунков и других объектов;

создание электронных форм и работа с ними;

работа с гипертекстовыми ссылками, создание html-документов;

поддержка OLE-технологии и технологии «drag&drop»;

использование «мастеров» для автоматизации выполнение некоторых операций (например, мастера диаграмм или мастера функций);

построение по табличным данным двух- и трехмерных графиков и диаграмм (несколько десятков видов) и их редактирование;

защита электронных таблиц от несанкционированного доступа;

анализ влияния данных друг на друга, прогнозирование, реализация оптимизационных возможностей с помощью специальных средств «Пакет анализа», «Поиск решения» и др.;

работа с базой данных (упорядочивание, группировка, фильтрация и консолидация данных, автоматическое подведение итогов по группам данных, создание сводных таблиц);

экспорт и импорт табличных данных, поддержка форматов других программных продуктов;

обработка таблиц с помощью макросов (последовательностей макрокоманд), а также модулей на встроенном языке программирования Visual Basic for Application;

поддержка работы в сети;

подготовка таблиц к печати (оптимальная настройка параметров печати);

и др.

Функциональные возможности Excel позволяют широко использовать его для эффективной обработки больших объемов информации, заданных в табличном виде, финансовой обработки данных, научных расчетов, инженерно-технических расчетов, автоматизации учетно-контрольной деятельности и т.п.

Основными понятиями табличного процессора Excel являются:

Книга — документ, состоящий из отдельных листов (максимум книга может содержать 255 листов) следующих типов: рабочий лист, лист с диаграммой, лист макросов.

Рабочий лист — электронная таблица (ЭТ), разделенная на строки и столбцы (в последних версиях Excel рабочая таблица состоит из 256 столбцов и 65536 строк).

Ячейка — область, определяемая пересечением столбца и строки ЭТ (адрес ячейки определяется названием (номером) столбца и номером строки, например A5, CF120).

Диапазон ячеек (блок) — группа смежных ячеек, определяемая адресом верхней левой и нижней правой ячеек в прямоугольнике, образуемом блоком (например, D4:F13).

Ссылка — указание на ячейку или диапазон ячеек, которые требуется использовать в формуле. Ссылка может быть абсолютная (не изменяющаяся при копировании формулы в другую ячейку) или относительная (автоматически изменяющаяся при копировании в соответствии с положением формулы).

Формула — конструкция, начинающаяся со знака «=», которая состоит из значений, ссылок на ячейки/диапазоны и функций, объединенных математическими операторами и скобками. При этом результатом выполнения формулы является некоторое новое значение.

При создании электронных таблиц средствами табличного процессора пользователь производит ряд действий, характерных для этого вида работы. Эти действия составляют технологию обработки табличной информации (создания электронных таблиц — ЭТ), которая включает в себя следующие шаги:

1. Проектирование и разработка форм выходных документов (на бумаге), а также алгоритмов получения расчетных данных.

2. Разработка ЭТ: создание заголовка, шапки, внесение формул в расчетные колонки.

3. Ввод данных и получение расчетных значений.

4. Редактирование и форматирование ЭТ (при необходимости).

5. Построение графиков или диаграмм и анализ данных ЭТ (при необходимости применение соответствующих методов).

6. Сохранение ЭТ на внешнем носителе в нужном формате.

5. Подготовка ЭТ к печати и вывод на печать.

Примечание. Основные приемы работы в программе Microsoft Excel 2003, технология создания электронных таблиц в Excel и работа с ними будут рассмотрены на соответствующих лабораторных работах.

4.4. Технологии и системы обработки графической информации (компьютерная графика)

Компьютерная графика представляет собой одну из современных технологий создания и обработки различных изображений с помощью аппаратных и программных средств компьютера.

Компьютерную графику можно классифицировать по различным признакам.

1. Способ формирования изображения является основополагающим классификационным признаком графики, так как он не только лежит в основе качества изображения, выводимого на экран, но и определяет возможности редактирования, емкость занимаемой при хранении изображения памяти, а также поведение графического объекта при различных технических характеристиках монитора. По этому признаку выделяют три вида компьютерной графики: растровую, векторную и фрактальную.

Растровая графика — это изображения, сформированные под воздействием клавишных команд или сигналов от манипулятора типа мышь, а также при фотографии, киносъемке, сканировании изображений. Растровые изображения состоят из множества точек (пикселей), размещаемых по фиксированным строкам (растрам).

Растровая графика имеет следующие достоинства:

высокое качество изображения (при соответствующем разрешении);

точная передача оттенков и плавных переходов цветов;

большое количество алгоритмов обработки, для получения различных эффектов;

возможность отображения фотореалистичных изображений.

Однако можно отметить и следующие недостатки:

требование большого объёма дисковой и оперативной памяти, т.к. при хранении и обработке изображения должен кодироваться каждый пиксель;

сложность масштабирования (при увеличении становятся видны отдельные пиксели, при уменьшении сложно рассчитать результирующий цвет пикселя, который получается при слиянии нескольких пикселей разных цветов);

проблемы разбиения сложного изображения на произвольные элементы, для их раздельного использования и редактирования.

Векторная графика предназначена для создания изображений в виде совокупности объектов — примитивных элементов (дуг, отрезков линий, окружностей, многоугольников и т.п.), которые легко изменить или убрать. Векторная графика содержит математические описания кривых и цветовых заливок, составляющих изображение. Ее важным преимуществом является масштабируемость изображений. При изменении размеров рисунка выполняется пересчет уравнений примитивов и построение линий по этим уравнениям. В результате не происходит искажений объекта, характерных для растровых изображений. Таким образом, векторные изображения сложнее создавать, но легче редактировать (в любой момент можно изменить контур, сменить заливку, уменьшить или увеличить размеры и пропорции и т.д.).

Векторную графику часто называют объектно-ориентированной или чертежной графикой.

К достоинствам векторной графики можно отнести следующие:

компактную запись информации (минимальный объём);

произвольное масштабирование без потери качества (происходит пересчёт координат и толщины линий и построение объектов в новых размерах);

изображение состоит из отдельных элементов, которые можно произвольно и независимо редактировать;

высокое качество прорисовки линий и других геометрических объектов.

В качестве недостатков векторной графики можно отметить следующие:

сложность передачи оттенков и плавных переходов цветов;

невозможность отображения фотореалистичных изображений;

небольшие возможности по обработке изображений.

Если сравнить достоинства и недостатки растровых и векторных изображений, можно заметить, что они, в основном, взаимно дополняют друг друга. В настоящее время происходит постепенное взаимопроникновение методов обработки растровых и векторных изображений, т.е. появляется новый класс изображений, которые являются смешанными — растрово-векторными (например, векторные изображения с использованием растровых изображений в качестве фона или заливки контура).

Следует также отметить, что векторные и растровые изображения могут быть преобразованы друг в друга — в этом случае говорят о конвертации графических файлов. Достаточно просто выполняется преобразование векторных изображений в растровые (растеризация), которое осуществляется с помощью специальных функций в редакторах векторной графики. Преобразование же растровых изображений в векторные (трассировка) осуществимо не всегда, так как для этого растровая картинка должна содержать четкие линии, которые могут быть идентифицированы программой конвертации (например, Corel Trace, или Adobe StreamLine) как векторные примитивы.

Фрактальная графика — вычисляемая графика, основанная на программировании изображения. Обычно она используется для построения графиков и диаграмм (средствами такой графики оснащены табличные процессоры, текстовые редакторы и др.).

Отличительными чертами фрактальной графики можно назвать:

изображение формируется по уравнениям;

в памяти хранятся не объекты, а их уравнения;

позволяет моделировать путем математических вычислений сложные, причудливые и необычные рисунки.

2. По размерности получаемого изображения компьютерную графику можно разделить на следующие группы:

двумерная компьютерная графика (2D-графика) — плоские 2-мерные изображения;

трехмерная компьютерная графика (3D-графика) — графика с объемным изображением.

3. По динамике изображения графика может быть классифицирована как:

статическая графика — компьютерная графика с неизменяющимися картинками;

компьютерная анимация — графика с изменяющимися 2-х и 3-мерными изображениями.

Приложения, работающие с такой графикой можно подразделить на: программы 2-х и 3-х-мерного моделирования; программы 2-х и 3-мерной анимации; презентационные пакеты.

4. По назначению графику можно разделить на различные группы: графика для полиграфии; для компьютерной живописи; графика для презентаций; графика для кино, рекламы, клипов; деловая графика — для отображения данных экономических расчетов в виде графиков и диаграмм различных типов; научная графика — для представления научных объектов различной природы (например, для виртуальной визуализации каких-либо процессов и явлений); конструкторская графика — для 2-х и 3-мерного моделирования различных объектов (схемотехника, дизайн, проектирование, инженерные разработки, и пр.).

Системы компьютерной графики и их функциональные возможности 

Существующие на сегодняшний день системы компьютерной графики (пакеты прикладных программ, работающие с графическими изображениями), также можно классифицировать различным образом, например:

Пакеты векторной статической двухмерной графики (Adobe Illustrator, Corel DRAW, Adobe (Macromedia) FreeHand и др.)

Пакеты векторной динамической (анимационной) двухмерной графики (Autodesk Animator Pro, Adobe (Macromedia) Flash и др.)

Пакеты растровой статической двухмерной графики (Paint, Adobe Photoshop, Corel Photo-Paint, Jacs Paint Shop Pro, Adobe PhotoDeluxe, Microsoft PhotoDraw и др.)

Пакеты растровой динамической (анимационной) двухмерной графики (Ulead GIF Animator, PhotoGif Animator, Adobe ImageReady и др.)

Универсальные пакеты трехмерной графики (3D Studio MAX, Ray Dream Studio 3D и др.)

Пакеты просмотра и преобразования форматов графических файлов (ACDSee, Graphics WorkShop, FlashView, Picture View и др.). Современные «просмотрщики» позволяют также производить некоторую коррекцию растровых изображений.

Приведенная классификация является достаточно условной, так как многие современные версии пакетов растровой графики могут работать с векторными изображениями и наоборот.

Независимо от вида графики большинство систем компьютерной графики имеют следующие функциональные возможности:

создание и редактирование графических изображений;

моделирование различных кистей (карандаш, рука, уголь, аэрограф и др.) и материалов (акварели, масла и др.);

применение различных видов заливки и теневых эффектов;

моделирование 2-х и 3-мерных объектов;

создание текстовых объектов и работа с ними;

и многое другое.

Графические форматы 

Формат графического файла (графический формат) — это совокупность информации об изображении и способ его записи в файл.

Графические данные, как правило, занимают большой объем и требуют много места на дисках. В связи с этим в большинстве графических форматов используются различные методы сжатия (компрессии) информации.

В общем случае, все графические форматы можно разделить на две группы:

1. Универсальные (форматы общего назначения) — содержат только само изображение и используются для хранения графических данных и обмена ими между различными программами. Они являются общепризнанными стандартами и поддерживаются практически всеми программами для подготовки и обработки изображений.

2. Специализированные (форматы графических редакторов) — содержат специфическую для каждого графического файла информацию (например, информацию о кривых содержат файлы Corel Draw, файлы Photoshop — информацию о слоях, каналах и т.д.) и предназначены для хранения изображений и промежуточных результатов их редактирования. Эти форматы учитывают специфические особенности и возможности конкретной программы, и поэтому не могут корректно распознаваться и обрабатываться другими программами.

В качестве примера универсальных графических форматов можно привести следующие:

GIF (Graphics Interchange Format) — предназначен для хранения растровых изображений с высокой степенью сжатия; поддерживает прозрачность и анимацию (был создан для Internet).

JPEG/JPG (Joint Photographic Experts Group) — позволяет хранить изображения достаточно высокого качества и относительно небольшого размера (использует различные степени сжатия, балансируя на грани между качеством и объемом).

PNG (Portable Network Graphics) — разработан для передачи растровых изображений по сетям (призванный заменить собой GIF).

TIFF/TIF (Tagged Image File Format) — позволяет сохранять растровые изображения без потери качества (не использует компрессию, поэтому файлы этого формата имеют большой объем). Наиболее часто используется при импорте растровой графики в векторные программы и издательские системы.

BMP (Windows Device Independent Bitmap) — создан компанией Microsoft и применяется для хранения растровых изображений, предназначенных для использования в Windows. Хотя в этом формате может применяться компрессия, большинство программ ее не используют.

EPS (Encapsulated PostScript) — можно использовать для записи как растровой, так и векторной графики. Кроме того, этот формат позволяет записать векторный контур, который будет ограничивать растровое изображение (можно получить фотографию не прямоугольную, а круглую, овальную или любой другой формы).

В качестве примера специализированных графических форматов можно привести форматы следующих популярных программ:

PSD — формат Adobe Photoshop — обеспечивает хранение полноцветных изображений со всеми их особенностями, каналами, масками, различными слоями, векторными фигурами, контурами, эффектами и т.п., характерными, известными и понятными только этой программе. В последнее время стал поддерживаться некоторыми другими программами.

CDR — формат программы CorelDRAW. Его могут импортировать многие другие программы.

AIформат программы Adobe Illustrator. Напрямую открывается в Photoshop, его также поддерживают почти все программы Macintosh и Windows.

CPT — формат Corel Photo-Paint — обеспечивает хранение полноцветных изображений и векторных объектов. Не распознается другими программами.

SWF — векторный формат программы Macromedia Flash для анимации в Интернете.

Общая характеристика и функциональные возможности программы Corel DRAW 

CorelDRAW представляет собой объектно-ориентированный пакет программ для работы с векторной графикой.

Термин «объектно-ориентированный» следует понимать в том смысле, что все операции, выполняющиеся в процессе создания и изменения изображений, пользователь проводит не с изображением в целом и не с его мельчайшими частицами (пикселями точечного изображения), а с объектами — элементами изображения. Из стандартных объектов (линий, кругов, прямоугольников и т. д.), пользователь может строить составные объекты и манипулировать ими как единым целым.

Каждому стандартному классу объектов CorelDRAW ставится в соответствие уникальная совокупность управляющих параметров или атрибутов класса. Например, если имеется объект «прямоугольник», то для него зафиксированы определенные значения управляющих параметров: высота, ширина, цвет контура и заливки и др.

Для каждого стандартного класса объектов в CorelDRAW определен перечень стандартных операций. Например, прямоугольник можно развернуть, масштабировать, закруглить ему углы, преобразовать его в объект другого класса — замкнутую кривую.

Объектная ориентация CorelDRAW дает пользователю почти неограниченную гибкость в работе. Можно выделять отдельные объекты изображения и модифицировать их на любом этапе работы, что невозможно ни для точечных изображений, ни при использовании традиционных инструментов художника — бумаги, кисти, пера, красок, карандашей.

До логического завершения концепцию объектной ориентированности пакета доводит введение в его состав объектно-ориентированного языка программирования VBA. Программные модули на этом языке позволяют автоматизировать выполнение часто повторяющихся действий и даже строить на основе CorelDRAW специализированные графические системы, определяя новые классы объектов и операции над ними. В программный модуль на языке VBA можно преобразовать последовательность действий, причем их запись ведется автоматически (для возможной отмены последних действий).

В CorelDRAW можно просто рисовать с помощью соответствующих инструментов, однако CorelDRAW больше используют как конструктор сложных графических изображений из множества составляющих частей — объектов, которые редактируются независимо друг от друга, поэтому основными рабочими инструментами являются кривые линии и геометрические фигуры (примитивы), которые можно модифицировать различным образом. Из объектов можно создавать группы для дальнейшего редактирования группы как единого объекта.

Вне зависимости от внешнего вида, любой векторный объект CorelDRAW имеет некоторое количество точек или узлов, соединенных прямыми или кривыми линиями — сегментами. Координаты узлов и параметры сегментов определяют внешний вид объекта. Изменение этих составляющих частей объекта приводит в результате к созданию требуемого изображения в редакторе векторной графики.

Область внутри объекта можно закрасить или залить одним цветом, смесью цветов или узором. Заливка в CorelDRAW может быть не только стандартной, но и с эффектами протекания цветов, размытия, а также состоять из сложной узорчатой текстуры. Сегменты объекта образуют контур, имеющий свой цвет и толщину, которые тоже можно изменять. Различают замкнутые и разомкнутые контуры.

Созданные в CorelDRAW векторные объекты можно копировать, дублировать и клонировать, накладывать друг на друга (используя различные формы объединения), а также изменять их атрибуты. К ним можно применять операции манипулирования (размещение, поворот, масштабирование, зеркальное отражение), изменять их внешний вид (используя точки или узлы модификации). К объектам можно применять различные оригинальные эффекты, используя для этого интерактивные средства (перетекание, контур, искажение, оболочку, прозрачность), линзы и др., а также высококачественную иллюзию объема (путем применения соответствующего эффекта, усиленного применением цветовых эффектов и освещения).

В CorelDRAW имеется библиотека профессионально нарисованных символов, охватывающих различные темы (бизнес, окружающая среда, наука, транспорт и пр.), и готовые рисунки, которые можно использовать при создании собственных иллюстраций. После вставки в документ их можно редактировать подобно любому другому объекту (менять форму, добавлять и удалять заливку и др.).

В CorelDRAW можно использовать растровые изображения, вставляя их в графически документ. При этом каждый растровый рисунок является отдельным объектом, и его можно редактировать независимо от других объектов. Хотя CorelDRAW предназначен для работы с векторной графикой, у него имеются некоторые средства для работы с растровыми рисунками.

Шрифты в CorelDRAW (как и любой другой объект) также можно модифицировать: вытягивать и сжимать, наклонять и переворачивать, раскрашивать и покрывать текстурой, снабжать тенью и объемом, делать прозрачным или размытым и т.п.

В CorelDRAW существует возможность работы с двумя разновидностями текстовых объектов: с фигурным и обычным текстом.

Фигурный текст представляет собой графический объект, с которым можно работать как с любым другим объектом. Фигурный текст можно разместить по любой заданной прямой или кривой линии, прямоугольнику, эллипсу, многоугольнику, другой букве или текстовой строке.

Обычный текст представляет собой массив текста в рамке, вставленный в рисунок. Можно менять границы рамки обычного текста или придавать ей замысловатую форму, но внутри текст будет располагаться точно так же, как и в любом текстовом редакторе, например, в Word. CorelDRAW имеет многие возможности форматирования текста (изменение типа, размера и начертания шрифта, выравнивание и т.п.).

Изображения, созданные в CorelDRAW, можно сохранять как в векторной формате, так и формате растровой графики.

Общая характеристика и функциональные возможности программы Adobe PhotoShop

PhotoShop — это программа профессиональных дизайнеров и всех, кто связан с обработкой графических изображений. Она позволяет производить обработку и коррекцию изображений, введенных в компьютер с внешних источников (сканера, цифрового фотоаппарата или цифровой видеокамеры), т.е. работает с растровой (оцифрованной) графикой.

PhotoShop имеет много готовых дополнений, предназначенных для создания спецэффектов, а также точнейшие инструменты ручной подстройки изображения.

Основными характеристиками PhotoShop являются:

1. Возможность создания многослойного изображения, при этом каждый слой может редактироваться отдельно и перемещаться относительно других слоев. Конечное изображение можно сохранить как в «многослойном» виде (формат PSD), так и соединить все слои в один, переведя в один из стандартных форматов (JPG, GIF и др.)

2. Широкие возможности по работе с цветами: работа с разными цветовыми режимами (например, просматривать и редактировать картинку можно как в режиме RGB, так и в CMYK); наличие инструментов для тончайшей регулировки цветов (причем параметры каждого цвета можно регулировать отдельно).

3. Внедренные возможности векторного редактирования.

4. Наличие нескольких десятков инструментов для рисования и вырезания контуров изображения, а также профессиональных инструментов для выделения и редактирования отдельных участков изображения.

5. Богатейшие возможности совмещения изображений и работы с текстурами.

6. Наличие множества разнообразных фильтров и спецэффектов (от простых, позволяющих настраивать резкость изображения, до весьма экзотических, позволяющих создавать 3-х мерные объемные объекты из двухмерных фото, имитировать эффекты взрывов, сигаретного дыма и т.п.), возможность подключения дополнительных плагинов.

7. Поддержка файлов нескольких десятков графических программ, собственные файлы формата общего для платформ IBM PC и Mac.

8. Наличие инструментов для работы с текстом, возможность добавления текста в любой участок изображения (поверх картинки), изменения формы текста и др.

9. Возможность многоступенчатой отмены внесенных изменений (с помощью специальной панели «История»).

4.5. Системы распознавания текстов (OCR-системы)

Любая сканированная информации представляет собой графический файл (картинку). Следовательно, отсканированный текст невозможно редактировать без специального перевода в текстовый формат. Этот перевод можно осуществить с помощью систем оптического распознавания символов (optical character recognition — OCR).

Для получения электронной (готовой к редактированию) копии печатного документа программе OCR необходимо выполнить ряд операций, среди которых можно выделить следующие:

1. Сегментация — полученная со сканера «картинка» разбивается на сегменты (текст отделяется от графики, ячейки таблиц разделяются на отдельные куски и т.д.).

2. Распознавание — текст переводится из графической формы в обычную текстовую.

3. Проверка орфографии и правка — внутренняя система проверки орфографии проверяет и корректирует работу системы распознавания (спорные слова и символы выделяются цветом, пользователю сообщается о «неуверенно распознанных символах»)

4. Сохранение — запись распознанного документа в файл нужного формата для дальнейшего редактирования в соответствующей программе.

Перечисленные выше операции в большинстве OCR-систем могут выполняться как в автоматическом (с помощью программы-мастера), так и в ручном режиме (по отдельности).

Современные OCR-системы распознают тексты, набранные различными шрифтами; корректно работают с текстами, содержащими слова на нескольких языках; распознают таблицы и рисунки; позволяют сохранять результат в файле текстового или табличного формата и др.

В качестве примера OCR-систем можно привести CuneiForm от фирмы Cognitive и FineReader от ABBYY Software.

OCR-система FineReader выпускается в различных версиях (Sprint, Home Edition, Professional Edition, Corporate Edition, Office) и все они, от самой простой до самой мощной, имеют очень удобный интерфейс, а также (в зависимости от модификации) имеют ряд достоинств, которые выделяют их среди аналогичных программ.

Например, FineReader Professional Edition (FineReader Pro) обладает следующими функциональными возможностями:

поддерживает почти двести языков (даже древние языки и популярные языки программирования);

распознает графику, таблицы, документы на бланках и т.п.;

полностью сохраняет все особенности форматирования документов и их графическое оформление;

позволяет сохранить полученный текст в одном из множества популярных форматах (от документов Microsoft Office до HTML или PDF);

для текстов, в которых используются декоративные шрифты или встречаются специальные символы (например, математические), предусмотрен режим «Распознавание с обучением», в результате работы которого создается эталон символов, встречающихся в тексте, для дальнейшего использования при распознавании;

и др.

4.6. Технологии и системы создания динамических презентаций

Презентация (слайд-фильм по определенной тематике, выполненный в едином стиле и хранящийся в едином файле) — это электронный документ комплексного мультимедийного содержания с возможностями управления его воспроизведением (демонстрацией).

Термин слайд используется для обозначения страницы видеоматериалов (кадра), которая представляет собой сложную структуру, в виде совокупности объектов.

К объектам слайда относятся: фон; текст; таблицы; графические изображения; диаграммы (графики); колонтитулы; гиперссылки; видеоклипы; звук и др.

В процессе работы над презентацией можно распечатать структуру презентации — документ, содержащий заголовки слайдов и основные моменты презентации без графических изображений и специального оформления.

В качестве дополнительных материалов к презентации можно создать следующие раздаточные материалы для слушателей:

выдачи — уменьшенные копии слайдов, распечатанные различными способами.

заметки — дополнительная информация, которая позволяет, не загромождая излишней информацией сам слайд, представить нужные примечания для заинтересованных лиц в распечатанном варианте презентации в виде уменьшенного изображение копий слайдов с полем для заметок.

Каждый слайд в презентации нумеруется, причем нумерация поддерживается при перемещении, удалении или добавлении слайдов. Аналогично нумеруются и все объекты слайда, которым задается очередность их представления при воспроизведении презентации.

Демонстрация презентации представляет собой процесс показа слайдов в некотором порядке, при этом смена слайдов осуществляется вручную или автоматически (показ через определенные интервалы времени). Пользователь может управлять процессом с помощью панели управления презентацией и навигатора слайдов. С помощью задания на слайдах гиперссылок и управляющих кнопок презентацию можно сделать интерактивной. Если аудитория велика или удалена от докладчика, то демонстрация презентации, включая видео и звук, может осуществляться с использованием проектора, подключенного к компьютеру, а также по Internet.

Системы создания презентаций и их функциональные возможности 

Рынок пакетов для создания презентаций развивается по двум направлениям:

1. Средства создания презентаций непрофессионального пользователя (например, PowerPoint фирмы Microsoft, Corel Presentations, Freelance Graphics фирмы Lotus, Harvard Graphics фирмы Software Publishing);

2. Средства, ориентированные на профессионалов и предоставляющие более развитые возможности (например, Visual Reality for Windows фирмы Visual Software, Astound фирмы Gold Disk и др.).

Практически все современные системы создания презентаций поддерживают анимацию, работу со звуком, видео и другие возможности мультимедиа.

Презентационные пакеты, ориентированные на непрофессионального пользователя, обычно имеют следующие основные функциональные возможности:

наличие готовых образцов презентаций;

стандартные для текстовых редакторов средства работы с текстом, возможности художественной обработки текста;

возможность создания объектов различного типа (таблицы, графики, диаграммы и пр.);

широкий спектр фонового оформления, как отдельных слайдов, так и всей презентации;

встроенная поддержка мультимедиа-возможностей;

поддержка OLE-технологий, импорт видео- и звуковых файлов;

анимационные возможности;

средства деловой графики, инструментарий создания графических изображений;

управление воспроизведением презентации;

и др.

Общая характеристика и функциональные возможности Microsoft PowerPoint 2003

Система создания презентаций PowerPoint — является компонентой Microsoft Office и предназначена для создания презентационных материалов в виде слайдов и их вывода на бумагу, экран, прозрачную пленку (для последующего использования в кодоскопе) или на 35-миллиметровую пленку.

PowerPoint обладает следующими функциональными возможностями:

позволяет планировать, создавать и демонстрировать презентацию;

содержит модифицируемый набор шаблонов презентаций;

предоставляет возможность выбора готового стиля оформления презентации;

имеет встроенные средства построения таблиц, графиков и диаграмм;

поддерживает добавления различных объектов (формул, электронных таблиц, графических изображений), а также звука и видео через OLE 2.0;

имеет хорошую интеграцию с другими приложениями Microsoft, позволяет преобразовать презентацию в документ Word;

поддерживает Visual Basic for Application;

обладает спектром возможностей технологии ActiveX и может управлять удалённой презентаций в сетевом режиме по локальной сети или через модем по сети Internet;

поддерживает гипертекстовые связи, позволяет сохранять презентации в виде Web-страниц;

может выводить на печать (в цвете, оттенках серого или в черно-белом режиме без серого) всю презентацию — слайды, структуру, страницы заметок и раздаточные материалы, а также указанные слайды, страницы заметок, выдачи и страницы структуры;

позволяет выбирать масштаб или установить специальные размеры и ориентацию для печати на «прозрачках» (для проекционных аппаратов) или на 35-миллиметровой пленке;

имеет множество способов рассылки презентаций, включая рассылку электронных и экранных версий, «прозрачки», распечатки на бумаге и 35-миллиметровые слайды;

и др.

Слайд в PowerPoint представляет собой сложный объект, который может включать текст, таблицы, графические объекты, схемы, звуковые фрагменты, видеоклипы и гиперссылки и т.д. Каждый слайд сопровождается страницей заметок, на которую можно заносить поясняющий текст, как во время создания, так и при его демонстрации.

Презентацию PowerPoint можно создать, используя Мастер автосодержания, на основе шаблона или «с нуля» (используя пустую презентацию).

Мастер автосодержания обеспечивает создание презентации в режиме диалога, в ходе которого пользователь должен выбрать вид создаваемой презентации, способ ее вывода и параметры. Мастер автосодержания строит предварительную схему презентации с размеченными слайдами (разметка представляет собой схему размещения меток-заполнителей объектов). Пользователю необходимо изменить содержимое этих слайдов в соответствии со своими потребностями.

Создание презентации на основе шаблонов предполагает два типа шаблонов: шаблоны презентаций (готовые стандарты по различным тематикам, которые можно редактировать) и шаблоны оформления, которые включают определенную цветовую гамму текста и других объектов слайдов, фон, стилистику, разнообразные графические элементы, параметры шрифтов и некоторые специальные эффекты.

Создание презентации «с нуля» — это творческий процесс, включающий в себя:

1. Разработку цели и содержания презентации (сценария);

2. Размещение объектов на слайде (текста, графики, диаграмм и др.);

3. Определение цветовой гаммы всех объектов слайда;

4. Установку звуковых и анимационных эффектов;

5. Установку режимов демонстрации презентации.

При определении размещения объектов на слайде можно использовать готовые варианты разметки слайда (макеты), а для выбора цветового оформления — цветовые схемы.

Цветовая схема состоит из цветов, используемых в качестве основных для текста, фона, заливки, акцентов и т.п. Каждый цвет схемы используется автоматически для различных элементов слайда. Цветовые схемы можно применять и для шаблонов оформления.

PowerPoint позволяет задать дополнительные возможности управления сменой слайдов (скорость, эффект появления и время показа при демонстрации, звуковое сопровождение) и способы появления объектов на слайде (анимационные эффекты входа, выделения, выхода и пути перемещения, их начало и скорость).

Смену слайдов при демонстрации презентации можно регулировать вручную (по щелчку мыши или используя управляющие кнопки) либо установить автоматическую смену слайдов через определенные промежутки времени. Кроме последовательной демонстрации слайдов, в презентации можно создавать ответвления к другим слайдам или к другим презентациям, переход к которым осуществляется через управляющие кнопки, при создании которых устанавливаются соответствующие гиперссылки. В процессе демонстрации презентации можно делать заметки.

Основные приемы работы в программе Microsoft PowerPoint 2003 и технология создания в ней динамических презентаций будут рассмотрены на соответствующей лабораторной работе.


5. Сетевые информационные технологии

5.1. Понятие и история развития компьютерных сетей

Компьютерной (вычислительной) сетью называется совокупность компьютеров (ЭВМ), взаимосвязанных через каналы передачи данных и обеспечивающих пользователей средствами обмена информацией и коллективного использования аппаратных, программных и информационных ресурсов сети.

История развития компьютерных сетей началась в 60-х годах прошлого столетия. Сначала появились многотерминальные системы разделения времени. В таких системах мощная ЭВМ обслуживала одновременно несколько пользователей, имеющих в своем распоряжении терминал (монитор с клавиатурой), с помощью которого он мог вести диалог с ЭВМ. ЭВМ по очереди обрабатывала программы и данные, поступающие с каждого терминала. Терминалы, как правило, рассредоточивались по всему предприятию и функции ввода-вывода информации были распределенными, а ее обработка проводилась только центральной ЭВМ. Подобные многотерминальные централизованные системы внешне напоминали локальные вычислительные сети, до создания которых в действительности нужно было пройти еще большой путь. Затем была решена задача доступа к ЭВМ с терминалов, удаленных от нее на сотни (а то и тысячи) километров. Терминалы в этом случае соединялись с ЭВМ через телефонные линии с помощью модемов. Такие вычислительные сети получили название распределенных или глобальных. Следующим этапом в развитии вычислительных сетей стали соединения не только «терминал — ЭВМ», но и «ЭВМ — ЭВМ». ЭВМ стали обмениваться данными в автоматическом режиме и впервые появились возможности обмена файлами, синхронизации баз данных, использования электронной почты. Иными словами, появились те службы, которые в настоящее время стали традиционными сетевыми сервисами.

Исторически первые компьютерные сети были созданы агентством АRРА по заданию военного ведомства США. В 1969 году министерство обороны США инициировало работы по объединению в единую сеть суперкомпьютеров оборонных и научно-исследовательских центров. Эта сеть, получившая название ARPANET, стала отправной точкой для создания самой известной ныне глобальной сети — Internet.

В 70-х гг. XX века, в связи с развитием микроэлектроники, начался интенсивный процесс распределения вычислительных ресурсов, что впоследствии привело к необходимости обратного объединения всех вычислительных ресурсов в одну систему. Только теперь это объединение происходило уже не на базе одного компьютера, а путем подключения к сети отдельных распределенных компьютеров. Подобные компьютерные сети стали называться локальными компьютерными сетями.

На начальном этапе создания локальных компьютерных сетей для объединения компьютеров использовались самые разнообразные нестандартизированные устройства и программное обеспечение. Создание сети в это время требовало от разработчиков изобретательности и больших усилий. В середине 80-х гг. положение дел в локальных компьютерных сетях стало кардинально меняться в сторону создания стандартных технологий объединения компьютеров в единую сеть. Были разработаны специальные методы и правила обмена информацией между компьютерами, среди которых наиболее известными стали стандарты Ethernet, Toking Ring, FDDI, Arcnet. В этих стандартах были строго регламентированы длина, вид и порядок следования кодов, посылаемых компьютерами в сеть, правила доступа к сети отдельных компьютеров и т.д. Кроме того, в это время начали интенсивно использоваться стандартные персональные компьютеры, которые очень быстро потеснили мини-ЭВМ и мэйнфреймы. Разработанные стандартные сетевые технологии, а также использование персональных компьютеров значительно упростили процесс создания компьютерных сетей. Для создания сети достаточно стало приобрести специальные сетевые платы (сетевые адаптеры) соответствующего стандарта, стандартный кабель со стандартными разъемами и установить на компьютер сетевую операционную систему.

На сегодняшний день основными направлениями использования компьютерных сетей являются следующие:

1. Совместный доступ к аппаратным, программным и информационным ресурсам (использование дисков или только определенных папок и файлов других компьютеров, принтеров, программного обеспечения, баз и банков данных);

2. Предоставление коммуникационных услуг (службы информации, электронная почта, телеконференции и т.д.);

3. Распределенная обработка данных (сети можно использовать для обработки данных на отдельных компьютерах, связанных между собой и представляющих распределенную систему).

В общем случае любая компьютерная сеть состоит из набора трех основных компонентов:

рабочих станций (персональных компьютеров пользователей);

файлового сервера (главного компьютера сети);

сети или средств передачи данных (физической передающей среды и АПД), обеспечивающих обмен информацией между компьютерами.

В частном случае компьютерная сеть может содержать несколько серверов разной степени иерархии или состоять только из двух или более однотипных рабочих станций.

Функциональные возможности сети определяются услугами, которые она предоставляет. Для реализации каждой из услуг сети и доступа пользователя к этой услуге используется сетевое программное обеспечение.

В настоящее время распространены две основные концепции построения сетевого ПО.

Первая концепция ориентирована на предоставление многим пользователям ресурсов главного компьютера сети — файлового сервера. Управление ресурсами файлового сервера и предоставление к ним доступа производится сетевой операционной системой. Ее основная часть находится на файловом сервере, а на рабочих станциях (компьютерах пользователей) устанавливается только небольшая оболочка, выполняющая роль интерфейса между программами, обращающимися за ресурсами к файловому серверу. Рабочие станции используют программы или данные файлового сервера, а также другие его ресурсы (принтер, модем и т.п.). Программы файлового сервера могут использоваться всеми пользователями одновременно, но для выполнения модули этих программ по мере необходимости переносятся на рабочую станцию. При этом вся обработка данных, даже если они являются общими ресурсами и хранятся на файловом сервере, происходит непосредственно на рабочих станциях (очевидно, что для этого файлы, в которых хранятся данные, должны быть перемещены на рабочую станцию).

Во второй концепции, называемой архитектурой «клиент-сервер», ПО не только обеспечивает коллективное использование ресурсов, но и ориентировано на их обработку в местах размещения ресурсов по запросам пользователей. Программные системы архитектуры клиент-сервер состоят из двух частей: программного обеспечения сервера и программного обеспечения пользователя-клиента. Работа организуется следующим образом: программы-клиенты выполняются на компьютере пользователя и посылают запросы к программе-серверу, которая работает на компьютере общего доступа. Основная обработка данных производится мощным сервером, а на компьютер пользователя посылаются только результаты выполнения запроса.

В приложениях глобальных сетей архитектура клиент-сервер является основной. Широко известны Web-серверы, обеспечивающие хранение и обработку гипертекстовых страниц, FTP-серверы, серверы электронной почты и множество других. Клиентские программы перечисленных служб позволяют сформулировать запрос на получение услуги со стороны этих серверов и принять от них ответ.

5.2. Классификация компьютерных сетей

По территориальному признаку компьютерные сети можно разделить на три основных класса:

Локальные сети (Local Area Network) — сети, организованные в пределах существенно ограниченной территории (комната, этаж, здание, соседние здания). Размер локальной сети не превышает нескольких километров.

Глобальные сети (Wide Area Network) — сети, которые простираются на расстояния от десятков до десятков тысяч километров и могут объединять сотни локальных сетей. Протяженность глобальных сетей может составлять тысячи километров, и они интегрированы с сетями масштаба страны.

Региональные сети (Metropolitan Area Network) — сети, расположенные на обширном участке местности. Региональная сеть может соединять компьютеры внутри города (их часто называют городские сети или сети мегаполисов), экономической зоны или отдельно взятой страны. Размер региональных сетей — сотни километров, обычно они связывают локальные сети в масштабах города с возможностью выхода в глобальные.

Указанные выше сети различаются следующими параметрами:

1. Методами передачи данных. В локальных сетях, как правило, используются методы, не требующие предварительной установки соединения — данные просто передаются в канал связи без подтверждения готовности их принять. Глобальные сети ориентированы на соединение, т.е. еще до начала передачи данных между компьютерами сети устанавливается соединение, которое подтверждается обменом компьютеров между собой специальными сигналами.

2. Скоростью передачи данных. Локальные сети обеспечивают наивысшую скорость обмена информацией между компьютерами, глобальные сети работают на относительно низких скоростях, а региональные занимают промежуточное положение.

3. Разнообразием услуг. В локальных сетях существует широкий набор услуг, таких как файловые службы, услуги печати, услуги баз данных и т.д. Глобальные сети предоставляют в основном услуги, связанные с поиском информации, почтой и обменом файлами;

4. Масштабируемостью (возможностью расширения при сохранении качества). Локальные сети обладают плохой масштабируемостью. Глобальным сетям присуща хорошая масштабируемость, так как они изначально разрабатывались для неограниченного числа пользователей.

В современном мире большую популярность приобрели корпоративные компьютерные сети, которые могут содержать различные сочетания всех выше перечисленных признаков и представляют собой сложный комплекс технических, системных и программных средств, функционирующих в рамках отдельных предприятий или корпораций. Территориальный признак в них не имеет никакого значения.

Корпоративная сеть — это, как правило, закрытая компьютерная сеть, в состав которой могут входить сегменты локальных сетей малых, средних и крупных отделений корпорации, объединенные с центральным офисом региональными и глобальными компьютерными сетями с использованием сетевых технологий глобальных компьютерных сетей.

5.3. Локальные компьютерные сети 

Главная отличительная особенность локальных сетей — единый для всех компьютеров высокоскоростной канал передачи данных и малая вероятность возникновения ошибок в коммуникационном оборудовании.

С помощью персональных компьютеров, работающих в локальной сети, выполняются следующие задачи:

разделение файлов — одновременная работа различных пользователей с одним и тем же файлом, который хранится на центральном файл-сервере;

передача файлов — быстрое копирование файлов с одного компьютера на другой;

доступ к информации и файлам — запуск прикладных программ с любой рабочей станции компьютерной сети;

разделение прикладных программ — применение различными пользователями одной и той же копии программы;

одновременный ввод данных в прикладные программы несколькими пользователями;

разделение принтера и другого оборудования — совместное использование принтера или других устройств пользователями на различных рабочих станциях;

работа с электронной почтой — рассылка пользователям служебных записок, докладов, сообщений и т.п.

Архитектура компьютерной сети на физическом уровне определяет топологию — описание физических соединений (геометрическую схему) в локальной сети, указывающее, какие пары узлов могут связываться между собой.

Архитектура компьютерной сети на логическом уровне определяет структуру взаимодействия пользователей, компьютеров и ресурсов сети. Именно на этом уровне руководитель определяет, кто из пользователей или групп пользователей имеет право доступа к тем или иным ресурсам компьютерной сети (компьютерам, сетевым устройствам, файлам и т.д.) и где находятся эти ресурсы.

На логическом уровне локальные сети могут быть одноранговые и с выделенным сервером.

Одноранговая компьютерная сеть — это сеть, в которой все компьютеры равноправны и могут выступать в роли как пользователей (клиентов) ресурсов, так и их поставщиков (серверов), предоставляя другим узлам право доступа ко всем или к некоторым из имеющихся в их распоряжении локальным ресурсам (файлам, принтерам, программам). Компьютеры одноранговой сети могут объединяться в рабочую группу, которой присваивается уникальное имя. Понятие «рабочая группа» является чисто логическим и никак не привязано к физическому расположению компьютеров и тем функциям, которые они выполняют. Доступ к ресурсам в одноранговой сети осуществляется на уровне ресурсов.

Для эффективного администрирования компьютерных сетей используются сети с выделенным сервером. Существует много серверов компьютерной сети, например, сервер печати, сервер баз данных, сервер приложений, файл-сервер и т.д. В отличие от них, выделенный сервер осуществляет управление сетью (или ее частью) и на нем, в частности, находятся базы данных, содержащие учетные записи пользователей сети и определяющие политику их доступа к ресурсам сети. В компьютерных сетях с выделенным сервером рабочие станции подключаются к выделенным серверам, а серверы в свою очередь группируются в домены — группы компьютеров и периферийных устройств, с общей системой безопасности.

Доменная организация сети позволяет:

1. Упростить централизованное управление сетью;

2. Облегчить создание сетей методом объединения существующих сетевых фрагментов;

3. Обеспечить пользователям однократную регистрацию в сети для доступа ко всем серверам и ресурсам информационной системы независимо от места регистрации.

Основные технологии и оборудование локальных сетей

Для организации локальной сети необходимы технические, программные и информационные средства.

Технические средства сети включают:

1. Компьютеры, технические характеристики которых во многом определяют потенциальные возможности образованной с их помощью сети. Совместное использование вычислительных ресурсов сети привело к функциональному разделению компьютеров в сети на компьютеры, предоставляющие ресурсы (серверы), и компьютеры, потребляющие ресурсы (рабочие станции — клиенты).

Сервер сети — это компьютер, подключенный к сети и предоставляющий пользователям сети набор некоторых услуг по использованию и распределению ресурсов сети, например, одновременный доступ пользователей к общим данным, печать заданий, прием и обработка запросов к базам данных и т.д.

В качестве примеров серверов можно привести следующие:

сервер баз данных (SQL-сервер), принимающий запросы по локальной сети и возвращающий результаты;

сервер телекоммуникаций, обеспечивающий услуги по связи данной локальной сети с внешним миром;

вычислительный сервер, дающий возможность производить вычисления, которые невозможно выполнить на рабочих станциях;

Web-сервер, на котором размещаются HTML-страницы;

Mail-сервер — почтовый сервер организации;

файловый сервер, поддерживающий общее хранилище файлов для всех рабочих станций.

Рабочая станция — это подключенный к сети компьютер, на котором пользователь непосредственно выполняет свою работу. На рабочей станции установлена своя операционная система, с помощью которой пользователь имеет доступ к аппаратным, программным и информационным ресурсам сети. Рабочие станции могут отличаться объемом оперативной памяти, наличием и объемом внутренней дисковой памяти, характеристиками процессора и монитора. Так как рабочие станции в сети выступают клиентами, то клиентом называется и программа, устанавливаемая на компьютере пользователя для составления и посылки запросов соответствующему серверу, получения и отображения информации на компьютере пользователя.

2. Линии связи или каналы передачи данных. При построении локальных сетей в качестве линий связи используются различные типы физических сред передачи данных:

проводные, построенные на основе коаксиального кабеля или витой пары (с электрическим сигналом передачи данных) либо волоконно-оптического кабеля (с оптическим сигналом передачи);

беспроводные (с радиосигналом, микроволновым или инфракрасным сигналом передачи данных) — каналы наземной и спутниковой связи.

Выбор той или иной линии связи определяется требуемой скоростью передачи данных, а также расстояниями между отдельными узлами сети.

3. Коммутационное оборудование (концентраторы, повторители, коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы и др.), которое используется для организации топологии компьютерной сети и поддержания ее в рабочем состоянии.

Концентратор или хаб (HUB) — устройство для объединения нескольких физических сегментов сетей.

Повторитель — устройство для соединения сегментов одной сети, обеспечивающее промежуточное усиление сигнала и уменьшение шума (помех) сигналов. Позволяет расширять сеть по расстоянию и количеству подключенных узлов.

Коммутаторы — аппаратное средство, обеспечивающее прием, контроль поступления и маршрутизацию информационных пакетов — используются для логической структуризации сетей с целью повышения пропускной способности сети.

Маршрутизатор — устройство, предназначенное для организации взаимосвязи между несколькими локальными сетями и распределения потоков информации между сегментами сетей. В общем случае, маршрутизатор может представлять собой как специальное устройство, так и универсальный компьютер. В настоящее время наблюдается тенденция вытеснения маршрутизаторов и замена их высокопроизводительными коммутаторами, совмещающими в себе как функции коммутации так и маршрутизации.

Шлюз — специальный программно-аппаратный комплекс, предназначенный для обеспечения совместимости между неоднородными (использующими различную программно-аппаратную платформу) сетями.

Для передачи данных между двумя компьютерами необходимо организовать физическую связь. В локальных сетях традиционно используется некоммутируемая линия связи (линия связи соединяет два компьютера постоянно) и для физического подключения компьютера в сеть применяется специальное устройство — сетевой адаптер (сетевая карта), устанавливаемый обычно в компьютере и соединяющий его с линией связи. Для функционирования сетевых адаптеров необходимы специальные программы — драйверы.

Для соединения по коммутируемой (телефонной) линии (связь между компьютерами устанавливается только на время сеанса обмена данным между ними) используется модем.

4. Соединительное оборудование (коннекторы — разъемные и/или неразъемные соединители, прикрепляемые к кабелям, различные кабельные адаптеры и разветвители и др.) — используется для стыковки разных типов кабелей и обеспечивает возможность подключения различных сетевых устройств к линиям связи.

Программные средства сети предназначены для организации коллективного доступа к ее ресурсам, динамического распределения и перераспределения ресурсов сети с целью максимальной загрузки различных технических средств, координации работы основных звеньев сети, администрирования компьютерных сетей, автоматизации программирования.

Программные средства сети включают общее, специальное и системное программное обеспечение.

К общему программному обеспечению сети относят:

операционную систему, основными функциями которой является распределение потоков заданий и данных между серверами и клиентскими машинами сети, управление подключением и отключением отдельных серверов сети и обеспечение динамики координации работы сети;

систему программирования (средства автоматизации составления программ по технологии клиент/сервер, их трансляции и отладки);

систему технического обслуживания (комплекс программ для осуществления проверки и профилактики работы технических и программных средств связи).

Специальное и системное программное обеспечение сети предназначено для рационального использования вычислительных ресурсов сети, анализа ее состояния и выработки рекомендаций для принятия решений в случае возникновения непредвиденных ситуаций.

Информационные средства сети представляют собой единый информационный фонд, содержащий массивы данных общего и индивидуального применения. В состав информационных средств компьютерной сети входят: базы знаний, автоматизированные банки данных как локальные, так и распределенные, общего и индивидуального назначения.

5.4. Глобальная сеть Internet

Internet (Интернет) — глобальная компьютерная сеть, представляющая собой всемирное объединение неоднородных компьютерных сетей, образующих единое информационное пространство благодаря использованию стандартных протоколов передачи данных.

Сегодняшний Internet это:

массовый и оперативный источник информации;

источник развлечений;

прогрессивное средство общения и коммуникации;

благоприятное пространство для бизнеса;

инструмент для рекламы;

простор для творчества;

и многое другое.

Основой сети Интернет является стек протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) — множество коммуникационных протоколов, которые определяют, как компьютеры различных типов могут общаться между собой в сети. В 1983 году эти протоколы были приняты в качестве основного протокола для всех, кто работал в глобальной сети, и позволили обмениваться данными между различными сетями.

Протоколы TCP выбирают оптимальный размер пакета передаваемых данных, обеспечивают разбивку отправляемого сообщения на куски (дейтаграммы), контролируют надежность соединения между компьютерами, отвечают за доставку сообщений по указанному адресу, восстановление на принимающем компьютере сообщения из поступающих дейтаграмм в нужном порядке, повторную отправку не доставленных или поврежденных дейтаграмм.

Протоколы IP — выполняет функции маршрутизации и доставки по адресу отдельных дейтаграмм. Они добавляют к каждому пакету служебную информацию с адресами отправителя и получателя и отвечают за адресацию сетевых узлов.

Адресация компьютеров в сети Интернет

Маршрутизация между локальными сетями осуществляется в соответствии с IP-адресами, находящимися в заголовке дейтаграммы. IP-адрес назначается администратором сети во время конфигурации компьютеров и маршрутизаторов.

IP-адрес состоит из двух частей: номера локальной сети и номера хоста в ней. Хост представляет собой объект сети, который может передавать и принимать IP-адреса, например, компьютер или маршрутизатор. Номер локальной сети как составной части Интернет назначается по рекомендации специального подразделения Интернет — Internet Network Information Center (InterNIC). Обычно диапазоны адресов у InterNIC получают провайдеры — специальные организации, занимающиеся поставкой услуг Интернет, которые распределяют IP-адреса между своими абонентами. Номер хоста в локальной сети администратор назначает произвольно. IP-адрес имеет длину 4 байта и обычно записывается в виде четырех чисел, представляющих значение каждого байта в десятичной форме и разделенных точками (например, 128.9.1.28).

Поскольку при работе в сети Интернет использовать цифровую адресацию сетей крайне неудобно, то вместо цифр используются символьные имена, называемые доменными именами.

Доменное имя содержит набор слов, разделенных точкой. Каждое слово в имени — это, так называемый, домен. По правилам построения имени иерархия доменов задается справа налево. К доменам первого уровня относятся зарезервированные имена и территориальные домены (таблица 5.1). Домены второго уровня могут указывать на названия фирм, города, организации и т.д.

Вообще же под понятием «домен» понимают совокупность компьютеров (хостов) в составе сети, объединенных каким-либо общим признаком, например находящихся в одном государстве, принадлежащих одной организации и т. п.

Таблица 5.1. Примеры доменов первого уровня

Домен

Описание

com

коммерческие и промышленные компании

edu

университеты и образовательные учреждения

gov

невоенные правительственные учреждения

mil

военные учреждения

net

организации, связанные с поддержкой работы сети

org

организации, неправительственные, некоммерческие

ru

Россия

by

Беларусь

ua

Украина

Для преобразования доменных имен в цифровой адрес разработана специальная система DNS (Domain Name System) — распределенная на узлах Интернет база данных о соответствии физических и доменных адресов.

В локальной сети могут использоваться свои способы адресации компьютеров, но сервер такой сети должен иметь IP-адрес и соответствующий ему DNS-адрес.

Существует две технологии назначения IP-адреса — постоянное назначение (статический адрес) и сеансовое (динамический адрес). Те компьютеры, которые включены в Интернет на постоянной основе, имеют постоянные IP-адреса.

При сеансовом подключении к Интернет компьютеру выдается динамический IP-адрес, действующий только в течение данного сеанса. Сеансовое назначение IP-адреса позволяет использовать ограниченное количество IP-адресов для большого количества пользователей, подключающихся в разное время по коммутируемому соединению к провайдеру Интернет.

Структурные компоненты и протоколы прикладного уровня сети Internet 

Web-страница — гипертекстовый документ в формате .html — наименьшая единица всемирной паутины. Она может содержать текст, графические иллюстрации, мультимедийные и другие объекты, и главное — гиперссылки на другие страницы.

Гиперссылка — это объект (текст или графическое изображение), при выборе которого осуществляется переход к другому документу или к определенному месту в данном документе.

Построены страницы могут быть как по однооконному принципу (занимать все окно программы-браузера — по ссылке на экран выводится следующая страница) или по принципу множества окон — фреймов. В этом случае окно браузера разделяется на несколько частей: в одной, остающейся на экране постоянно, находятся все основные ссылки, в другой, большей по размеру, происходит смена содержимого при выборе одной из ссылок. Чаще всего фреймовая структура страниц функционирует в пределах одного сайта.

Группа Web-страниц, размещенных на одном узле, связанных вместе единой темой, общим стилем оформления и взаимными гипертекстовыми ссылками, называется Web-сайтом.

Web-сервер — подключенный к сети компьютер, на котором хранятся сайты и странички. На одном Web-сервере может быть один сайт (например, обширный сайт Microsoft) либо несколько сайтов, если это сервер поставщика услуг Internet — провайдера, хранящего на своем компьютере сотни или даже тысячи маленьких «домашних страничек». Основной функцией Web-сервера является прием поступающих от пользователей сети запросов и отправке им Web-страниц или ответов сервера на запросы.

Адреса ресурсов Internet записываются в нотации, которая называется URL (Uniform Resource Locator — универсальный указатель на ресурс) и имеет следующий формат:

<схема доступа>://<сетевой адрес компьютера>/< путь/имя файла >,

где <схема доступа> — указывает протокол работы с ресурсом (http, ftp и др.); <сетевой адрес компьютера> — указывает доменный или IP-адрес компьютера, содержащего данный ресурс в сети Internet; <путь/имя файла> — полное указание местоположения файла в файловой системе удаленного компьютера.

Для интерактивного поиска, просмотра и обработки ресурсов Internet используются специальные программы — браузеры (Web-браузеры). Они снабжены средствами просмотра текстовой, графической и мультимедиа информации, имеют редакторы для создания собственных гипертекстовых страниц в формате .html и их публикации на Web-серверах, предоставляют возможность доступа к электронной почте, телеконференциям и имеют ряд других средств. Наиболее популярными являются браузеры Microsoft Internet Explorer, Opera, Mozilla, Netscare Navigator и др.

Web-браузер можно интегрировать в операционную систему. Например, Microsoft интегрировала Internet Explorer в операционную систему Windows, в результате чего появилась возможность отображать Рабочий стол в виде Web-страницы, следовательно, вводить Web-адреса непосредственно на Рабочем столе и помещать на него ярлыки Web-страниц. Причем Internet Explorer автоматически формирует сообщение, если на такой странице произошли изменения. Это удобно для просмотра Web-страниц биржевых сводок, курсов валют и другой оперативной информации.

Для работы с Web-страницами в Internet существует протокол http (HyperText Transfer Protocol) — протокол передачи гипертекста. Он обеспечивает навигацию по всемирной сети, формирует информационные запросы и передает запрошенную информацию пользователю.

Универсальный протокол, работающий исключительно с файлами — ftp (File Transfer Protocol) — протокол передачи файлов. Существует также понятие FTP-сервер — интегрированный в Internet компьютер, вся внутренняя структура которого (или ее часть) открыты для внешнего пользования. На FTP-серверах обычно хранятся архивы программного обеспечения, картинок или текстов (архивные файлы). Если на Web-странице расположена ссылка на файл, который пользователь может загрузить (скопировать) на свой компьютер, то чаще всего это будет именно ссылка на адрес FTP.

Для работы телеконференций и служб доставки новостей используется протокол nntp (Network News Transfer Protocol).

Работу с электронной почтой осуществляют разные протоколы, наиболее популярными из которых являются такие прикладные протоколы как SMTP, POP и IMAP. Характерная особенность электронной почты состоит в том, что для работы с e-mail используются два прикладных протокола: один — для отправки исходящих сообщений, а другой — для получения входящей корреспонденции.

Протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) — простой протокол передачи почты, который обеспечивает отправку исходящих сообщений, поддерживает передачу сообщений между произвольными узлами компьютерной сети, непрерывно работающими в режиме on-line. Канал связи устанавливается непосредственно между отправителем и получателем сообщения, благодаря чему достигается высокая скорость передачи сообщений. Имея механизмы промежуточного хранения почты и повышения надежности доставки, протокол SMTP допускает использование различных транспортных служб и почтовых серверов, позволяет группировать корреспонденцию на адрес одного получателя, а также создавать копии e-mail-сообщений для передачи различным адресатам.

Протоколы POP (Post Office Protocol), POP2 или POP3 по запросу конечного пользователя открывают ему доступ к пришедшим на его имя и находящимся на почтовом сервере электронным сообщениям (как правило, после ввода пароля).

Более широкими и гибкими возможностями, чем протоколы семейства POP, обладает протокол IMAP (Internet Message Access Protocol).


6. Технологии и инструментальные средства программирования

6.1. Понятие алгоритма и типы алгоритмических процессов

Любая задача перед решением на ЭВМ требует формализованной подготовки, включающей совокупность решений по составу и содержанию входных и выходных данных, а также процедурам преобразования входных сообщений в выходные, которые описываются алгоритмом решения задачи с наиболее рациональным использованием технических, информационных, программных и организационных (человеческих) ресурсов.

В формулировке задачи должны присутствовать: характеристика задачи, описание входной и выходной информации, математическое описание задачи, описание алгоритма решения задачи и разработка контрольного примера.

Если задача не имеет математической формулировки ее решения, используется описание логики последовательных действий в виде выполняемых функций обработки информации по задаче. Математическая или логическая модель решения задачи должны быть достаточно детализированы, чтобы можно было составить алгоритм и программу решения задачи.

Алгоритм решения задачи — это система точно сфо