68453

История развития информатики

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Генетически информатика связана с вычислительной техникой, компьютерными системами и сетями, т.к. именно компьютеры позволяют порождать, хранить и автоматически перерабатывать информацию в таких количествах, что научный подход к информационным процессам становится одновременно необходимым и возможным.

Русский

2014-09-22

219.5 KB

0 чел.

История развития информатики

Информатика – научная дисциплина, изучающая вопросы, связанные с поиском, сбором, хранением, преобразованием и использованием информации в самых различных сферах человеческой деятельности.

Генетически информатика связана с вычислительной техникой, компьютерными системами и сетями, т.к. именно компьютеры позволяют порождать, хранить и автоматически перерабатывать информацию в таких количествах, что научный подход к информационным процессам становится одновременно необходимым и возможным.

После второй мировой войны возникла и начала бурно развиваться кибернетика – наука об общих закономерностях в управлении и связи в различных системах: искусственных, биологических, социальных.

Рождение кибернетики связывают с опубликованием в 1948 г. Норбертом Винером (американский математик) книги «Кибернетика или управление и связь в животном и машине».

Развиваясь одновременно с развитием ЭВМ, кибернетика со временем превращалась в более общую науку о преобразовании информации. Под информацией в кибернетике понимается любая совокупность сигналов, воздействий или сообщений, которые некоторой системой воспринимаются от окружающей среды, выдаются в окружающую среду, а также хранятся в этой системе.

Термин «информатика» ввели французы на рубеже 60-70-хх гг. Французский термин Informatique образован путем слияния слов Informacion (информация) и Automatique (автоматика) и означает «информационная автоматика или автоматизированная переработка информации».В русском словаре в начале с термином «информатика» связывали область изучения структуры и общих свойств научной информации. Передаваемой посредством научной литературы.

В 1978 г. прошел международный конгресс по информатике, где было дано более широкое определение современной информатики.

Понятие информатика охватывает области, связанные с разработкой, созданием, использование  и материально-техническим обслуживанием систем обработки информации, включая машины, оборудование, математическое обеспечение, организационные аспекты, а также комплекс промышленного, коммерческого, административного и социального воздействий.

Структура современной информатики

- Теоретическая информатика — опирается на математическую логику и включает в себя разделы: теория алгоритмов и автоматов, теория информации, теория кодирования, теория формальных языков.

- Вычислительная техника — раздел, в котором разрабатываются общие принципы построения вычислительных систем. Речь идет не о технических деталях и электрических схемах, а об архитектуре вычислительных систем. Такие как неймановская, шинная, архитектура многопроцессорной обработки информации.

- Программирование – деятельность, связанная с разработкой систем программного обеспечения (системного — например, операционная оболочка Windows, прикладного — системы обработки данных электронные таблицы).

- Информационные системы — раздел, связанный с решением вопросов по анализу потоков информации в различных информационных системах, их оптимизации, структурировании, принципах хранения и поиска информации (информационно-справочные системы, информационно поисковые системы Internet и т.д.).

- Искусственный интеллект — раздел, проводящий моделирование рассуждений, компьютерную лингвистику, машинный перевод, распознавание образов и т.д. Стоит задача создания интеллектуальных интерфейсных систем взаимодействия человека с компьютером.

Общие подходы к представлению информации

Существует два основных подхода в определении «количества информации»:

  1.  вероятностный подход — развил американский математик Клод Шеннон
  2.  объемный подход — возник в результате работы по созданию ЭВМ.

Вероятностный подход

Здесь вводится термин энтропия — количественная мера неопределимости. Теория Шеннона описывалась на фундаментальном понятии энтропии и связанного с ней понятия — количества информации.

При отсутствии неопределенности энтропия = 0, при максимальной неопределенности энтропия должна достигать максимального значения.

Формула Шеннона   ,  где N — число исходов опыта, i- номер исхода опыта, Pi — вероятность i-го исхода.

Эту формулу для вычисления количества информации для неравновероятных событий  предложил К. Шеннон в 1948 году.

Для определения количества информации, содержащегося в сообщении об исходе случайного события в случае, когда все исходы равновероятны, т.е.  р1= р2=…= рN=1/N, формула принимает вид формулы Хартли:

.

Пример .. Сколько бит информации будет получено при бросании пирамидки (четыре грани N=4), кубика (шесть граней N=6), при условии, что пирамидка и кубик симметричны и однородны, т.е. исходы N событий для них равновероятны.

Решение.

для пирамиды

I = log 24 = 2 бит

для кубика

I = log 26 2,6 бит

 

Объемный подход

В техническом устройстве наиболее просто реализовать 2 противоположный физических состояния: намагниченность в двух противоположных направлениях; прибор, пропускающий ток или нет; конденсатор, заряженный или разряженный. Поэтому создатели компьютеров отдают предпочтение двоичной системе счисления (0 и 1 — биты).

Бит — наименьшая единица информации.

Объем информации в двоичных знаках подсчитывается по количеству двоичных символов:

8 бит — 1 байт

1024 байт — 1 кбайт

1024 кбайт — 1 Мбайт

1024 Мбайт — 1 Гбайт

Между вероятностным и объемным количеством информации соотношение неоднозначное. Не всякий тест, записанный двоичными символами, допускает измерение объема информации в кибернетическом смысле, но заведомо допускает его в объемном. А если какое-то сообщение можно измерить 2-мя способами, то они не обязательно совпадают, при этом кибернетическое количество информации не может быть больше объемного.

Общая характеристика процессов сбора, обработки, передачи и хранения информации

Под сбором информации понимается процесс отбора ее из окружающей среды и вводе ее в информационную систему (ИС), которая будет ее обрабатывать, хранить и передавать. Целью процесса сбора информации является обеспечение готовности информации к дальнейшему продвижению в системе и представление ее в различных формах (кодирование сигнала в линии, символы на дисплее, отпечатанные символы и т.п.).

Условно процесс сбора информации можно разделить на два метода:

- механический сбор, который состоит в том, что источник информации (событие, опыт) вызывает изменение физического состояния некоторого объекта, что регистрируется механическим способом;

- наблюдение, осуществляемое человеком, с последующим воспроизведением по памяти — регистрацией.

В процессе сбора информация может поступать в информационные системы в следующих видах:

- аналоговом, т.е. в виде некоторой непрерывной функции времени, отображающей изменение информации;

- дискретной, в виде «Да», «Нет», 1, 0, и т.п., т.е. изменение состояния скачком;

- кодовой или цифровой, когда информация представляется в форме сочетаний «0» и «1», соответствующих определенным символам.

Под обработкой информации понимают ее преобразование в вид, удобный для дальнейшего продвижения в информационные системы. Информация, которая не может быть собрана механическими средствами, собирается человеком. При этом простейшим способом сбора информации является ее регистрация — запись на носителе. Такими носителями могут быть бумага для записи, перфокарты, перфоленты. Если используются вспомогательные средства, то используется клавиатура, световое перо графического дисплея, микрофон. Точность информации при таком сборе падает из-за того, что человек неизбежно интерпретирует информацию.

Обработка информации в информационный системах распадается на ряд этапов и осуществляется непосредственно после реализации процесса сбора информации.

Первым этапом является преобразование информации (кодирование) в вид, свойственный данной информационной системе.

Вторым этапом (наиболее важным) является идентификация, распознавание информации. Распознавание информации может осуществляться:

- по признакам

- по идентифицирующим ключам (время, сопроводительные сигналы и т.п.)

Наиболее распространенный метод распознавания по признакам. В этом случае в системе фиксируется набор признаков (например, набор сочетаний «0» и «1» в коде). Затем полученная информация сравнивается с фиксированными признаками и выносится решение о принадлежности информации к тому или иному типу. Проще всего подобный метод реализуется в виде дешифрации кодов и используется для распознавания символов.

Для идентификации речевых сигналов разработана специальная система признаков: частота основного тона, число формант и их расположение по частоте, нестационарность и т.д. Здесь идентификация не однозначная.

Третьим этапом является целенаправленное изменение информации. Сюда относят:

- выполнение арифметических операций — расчетов;

- дополнение и объединение информации с уже имеющейся в системе;

- реализация процедур принятия решения при оценке информации от различных источников (моделирования ситуаций, экспертные оценки и т.п.)

- представление информации в удобном для потребителя виде (изображение, звук и т.п.)

Реализация процедур передачи информации определяется типом носителя информации, структурой и задачами информационной системы, требованиями к надежности (помехозащищенности). Этими требованиями и определяется предельно допустимая пропускная способность информационной системы. Очевидно, что наименьшей скоростью передачи обладает информационной системе с носителями информации на бумаге, а наибольшей — информационные системы с оптическими линиями связи. Наиболее распространенным типом носителя является электромагнитное колебание (сигнал). Задачи, решаемые информационной системой, и ее структура тесно связаны. Передача внутри ЭВМ, при связи 2-х ЭВМ, сеть ЭВМ. Помехозащищенность реализуется путем избыточного кодирования. Здесь используются коды, указывающие на ошибки, исправляющие ошибки.

При хранении информации различают два основных метода:

- долговременное хранение;

- кратковременное хранение.

Различают память: внутреннюю и внешнюю. Основой сохранения информации является регистрация или запись, существо которой заключается в изменении физического состояния некоторого физического объекта, называемого носителем информации.

Традиционные информационные технологии, основанные на структуре фон Неймана

Существуют различные классификации компьютерной техники:

  •  по этапам развития (по поколениям);
  •  по архитектуре;
  •  по производительности;
  •  по условиям эксплуатации;
  •  по количеству процессоров;
  •  по потребительским свойствам и т.д.

Четких границ между классами компьютеров не существует. По мере совершенствования структур и технологии производства, появляются новые классы компьютеров, границы существующих классов существенно изменяются.

Деление компьютерной техники на поколения — весьма условная, нестрогая классификация вычислительных систем по степени развития аппаратных и программных средств, а также способов общения с компьютером.

Развитие вычислительной техники обычно принято привязывать к изменению элементной базы, на которой она строится, в связи с этим можно выделить несколько поколений ЭВМ:

1. Поколение начало 50-х годов. Элементная база – электронные лампы. Техника этого поколения характеризовалась низкой надежностью, большими габаритами, высоким энергопотреблением, программированием в кодах.

Отечественные машины первого поколения: МЭСМ (малая электронная счётная машина), БЭСМ, Стрела, Урал, М—20

2.      Поколение конец 50-х начало 60-х. Элементная база – полупроводники. Повысилась надежность работы, уменьшилось энергопотребление, были разработаны первые алгоритмические языки.

3.      Поколение 60-е первая половина 70-х годов. Элементная база  первые интегральные микросхемы, многослойный печатный монтаж. Резкое уменьшение габаритов вычислительной техники, дальнейшее повышение надежности, быстродействия. ЭВМ применяются в промышленных масштабах, организован доступ с удаленных терминалов.

Примеры машин третьего поколения — семейства IBM—360, IBM—370, ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др.

4.      Поколение конец 70-х начало 80-х годов. Элементная база – микропроцессоры, большие и сверхбольшие интегральные микросхемы. Дальнейшее уменьшение размеров, повышение быстродействия ЭВМ их надежности. Начало выпуска персональных компьютеров.

5.      Поколение наши дни. Ведутся исследования в области оптоэлектроники и построению на ее базе ЭВМ, разрабатываются новые поколения интеллектуальных систем, развивается концепция сетевых вычислений.

 Виды компьютеров по условиям эксплуатации.

По условиям эксплуатации компьютеры делятся на два типа:

Офисные предназначены для решения широкого класса задач при нормальных условиях эксплуатации.

Специальные компьютеры служат для решения более узкого класса задач или даже одной задачи, требующей многократного решения, и функционируют в особых условиях эксплуатации. Машинные ресурсы специальных компьютеров часто ограничены. Однако их узкая ориентация позволяет реализовать заданный класс задач наиболее эффективно.

Специальные компьютеры управляют технологическими установками, работают в операционных или машинах скорой помощи, на ракетах, самолётах и вертолётах, вблизи высоковольтных линий передач или в зоне действия радаров, радиопередатчиков, в неотапливаемых помещениях, под водой на глубине, в условиях пыли, грязи, вибраций, взрывоопасных газов и т.п. Существует много моделей таких компьютеров. Познакомимся с одной из них.

Компьютер Ergotouch (Эрготач) исполнен в литом алюминиевом полностью герметичном корпусе, который легко открывается для обслуживания. Cтенки компьютера поглощают практически все электромагнитные излучения как изнутри, так и снаружи. Машина оборудована экраном, чувствительным к прикосновениям. Компьютер можно, не выключая, мыть из шланга, дезинфицировать, дезактивировать, обезжиривать. Высочайшая надежность позволяет использовать его как средство управления и контроля технологическими процессами в реальном времени. Компьютер легко входит в локальную сеть предприятия.  

Важное направление в создании промышленных компьютеров — разработка "операторского интерфейса" — пультов управления, дисплеев, клавиатур и указательных устройств во всевозможных исполнениях. От этих изделий напрямую зависит комфортность и результативность труда операторов.

 Классификация компьютеров по производительности и характеру использования.

По производительности и характеру использования компьютеры можно условно подразделить на:

  •  микрокомпьютеры, в том числе — персональные компьютеры;
  •  миникомпьютеры;
  •  мэйнфреймы (универсальные компьютеры);
  •  суперкомпьютеры.

Микрокомпьютеры — это компьютеры, в которых центральный процессор выполнен в виде микропроцессора.

Продвинутые модели микрокомпьютеров имеют несколько микропроцессоров. Производительность компьютера определяется не только характеристиками применяемого микропроцессора, но и ёмкостью оперативной памяти, типами периферийных устройств, качеством конструктивных решений и др.

Разновидность микрокомпьютера — микроконтроллер. Это основанное на микропроцессоре специализированное устройство, встраиваемое в систему управления или технологическую линию. 

Миникомпьютерами и суперминикомпьютерами называются машины, конструктивно выполненные в одной стойке, т.е. занимающие объём порядка половины кубометра. Сейчас компьютеры этого класса вымирают, уступая место микрокомпьютерам.

Мэйнфреймы предназначены для решения широкого класса научно-технических задач и являются сложными и дорогими машинами. Их целесообразно применять в больших системах при наличии не менее 200 — 300 рабочих мест.

Суперкомпьютеры — это очень мощные компьютеры с производительностью свыше 100 мегафлопов (1 мегафлоп — миллион операций с плавающей точкой в секунду). Они называются сверхбыстродействующими. Эти машины представляют собой многопроцессорные и (или) многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Различают суперкомпьютеры среднего класса, класса выше среднего и переднего края (high end).

Архитектура суперкомпьютеров основана на идеях параллелизма и конвейеризации вычислений.

Типы портативных компьютеров.

Портативные компьютеры обычно нужны руководителям предприятий, менеджерам, учёным, журналистам, которым приходится работать вне офиса — дома, на презентациях или во время командировок.

Основные разновидности портативных компьютеров:

Laptop (наколенник, от lap — колено и top — поверх). По размерам близок к обычному портфелю. По основным характеристикам (быстродействие, память) примерно соответствует настольным ПК.

Notebook (блокнот, записная книжка). По размерам он ближе к книге крупного формата. Для связи с офисом его обычно комплектуют модемом. Многие современные ноутбуки включают взаимозаменяемые блоки со стандартными разъёмами. Такие модули предназначены для очень разных функций. В одно и то же гнездо можно по мере надобности вставлять привод компакт-дисков, накопитель на магнитных дисках, запасную батарею или съёмный винчестер. Ноутбук устойчив к сбоям в энергопитании. Даже если он получает энергию от обычной электросети, в случае какого-либо сбоя он мгновенно переходит на питание от аккумуляторов.

Palmtop (наладонник) — самые маленькие современные персональные компьютеры. Умещаются на ладони. Магнитные диски в них заменяет энергонезависимая электронная память. Нет и накопителей на дисках — обмен информацией с обычными компьютерами идет линиям связи. Если Palmtop дополнить набором деловых программ, записанных в его постоянную память, получится персональный цифровой помощник (Personal Digital Assistant).

Методы  и аппаратура  сбора, передачи, обработки и накопления информации.

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором.

В состав внешней памяти компьютера входят:

1) накопители на жёстких магнитных дисках;

Накопитель на жёстких магнитных дисках (англ. HDD — Hard Disk Drive) или винчестерский накопитель — это наиболее массовое запоминающее устройство большой ёмкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины — плоттеры, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для постоянного хранения информации — программ и данных.

Винчестерские накопители имеют очень большую ёмкость. В отличие от дискеты, жесткий диск вращается непрерывно. Все современные накопители снабжаются встроенным кэшем, который существенно повышает их производительность. Винчестерский накопитель связан с процессором через контроллер жесткого диска.

Жесткий диск — информационный склад компьютера.

2) накопители на гибких магнитных дисках;

Гибкий диск (англ. floppy disk), или дискета, — носитель небольшого объема информации, представляющий собой гибкий пластиковый диск в защитной оболочке. Используется для переноса данных с одного компьютера на другой и для распространения программного обеспечения.

3) накопители на компакт-дисках;

 CD-ROM (Сompact Disk Read-Only Memory - компакт диск, из которого можно только читать).

CD-ROM представляет собой прозрачный полимерный диск диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм, на одну сторону которого напылен светоотражающий слой алюминия, защищенный от повреждений слоем прозрачного лака. Толщина напыления составляет несколько десятитысячных долей миллиметра.

CD-ROM обладают высокой удельной информационной емкостью, что позволяет создавать на их основе справочные системы и учебные комплексы с большой иллюстративной базой.

В отличие от магнитных дисков, компакт-диски имеют не множество кольцевых дорожек, а одну — спиральную, как у грампластинок. В связи с этим, угловая скорость вращения диска не постоянна. Она линейно уменьшается в процессе продвижения читающей лазерной головки к краю диска.

Цифровые видеодиски DVD. Эти диски имеют тот же размер, что и обычные CD, но вмещают больше Гбайт данных. На таких дисках выпускаются мультимедийные игры и интерактивные видеофильмы отличного качества.

4) накопители на магнито-оптических компакт-дисках;

Записывающий накопитель CD-R (Compact Disk Recordable) способен, наряду с прочтением обычных компакт-дисков, записывать информацию на специальные оптические диски.

  Накопитель на магнито-оптических компакт-дисках СD-MO (Compact Disk — Magneto Optical). Диски СD-MO можно многократно использовать для записи.

Накопитель WARM (Write And Read Many times), позволяет производить многократную запись и считывание.

5) накопители на магнитной ленте (стримеры) и др.

Стример (англ. tape streamer) — устройство для резервного копирования больших объёмов информации. В качестве носителя здесь применяются кассеты с магнитной лентой ёмкостью 1 — 2 Гбайта и больше.

Стримеры позволяют записать на небольшую кассету с магнитной лентой огромное количество информации. Встроенные в стример средства аппаратного сжатия позволяют автоматически уплотнять информацию перед её записью и восстанавливать после считывания, что увеличивает объём сохраняемой информации.

Недостатком стримеров является их сравнительно низкая скорость записи, поиска и считывания информации.

Модемы и факс-модемы

Модем - устройство, позволяющее компьютеру выходить на связь с другим компьютером посредством телефонных линий. Компьютер работает с цифровыми сигналами, а телефонная линия передает только аналоговые сигналы, поэтому нужен модулятор-демодулятор.

Факс-модем - модем, позволяющий также принимать и посылать факсимильные сообщения.

Основной параметр в работе модема - скорость передачи данных. Она измеряется в bps (бит в секунду). Также важными показателями в современных модемах является наличие режима коррекции ошибок и режима сжатия данных. Первый режим обеспечивает дополнительные сигналы, посредством которых модемы осуществляют проверку данных на двух концах линии и отбрасывают немаркированную информацию, а второй сжимает информацию для более быстрой и четкой ее передачи, а затем восстанавливает ее на получающем модеме. Оба эти режима заметно увеличивают скорость и чистоту передачи информации, особенно в плохих телефонных линиях.

Мониторы

Монитор (дисплей) компьютера IBM PC предназначен для вывода на экран текстовой и графической информации. Мониторы бывают цветными и монохромными. Они могут работать в одном из двух режимов: текстовом или графическом.

Текстовый режим.

В текстовом режиме экран монитора условно разбивается на отдельные участки - знакоместа, чаще всего на 25 строк по 80 символов (знакомест). В каждое знакоместо может быть введён один из 256 символов. В число этих символов входят большие и малые латинские буквы, цифры, определённые символы, а также псевдографические символы, используемые для вывода на экран таблиц и диаграмм, построения рамок вокруг участков экрана и так далее. В число символов, изображаемых на экране в текстовом режиме, могут входить и символы кириллицы.

На цветных мониторах каждому знакоместу может соответствовать свой цвет символа и фона. На монохромных мониторах для выделения отдельных частей текста и участков экрана используется повышенная яркость символов, подчёркивание и инверсное изображение.

Графический режим.

Графический режим предназначен для вывода на экран графиков, рисунков и так далее. В этом режиме можно выводить и текстовую информацию в виде различных надписей, причём эти надписи могут иметь произвольный шрифт, размер и др. В графическом режиме экран состоит из точек, каждая из которых может быть тёмной или светлой на монохромных мониторах и одного или нескольких цветов - на цветном. Количество точек на экране называется разрешающей способностью монитора в данном режиме. Разрешающая способность не зависит от размеров экрана монитора. В настоящее время используют мониторы SVGA, что позволяет добиться нужного качества изображения.

Адаптер – электронная плата, которая может быть вмонтирована в компьютер, для того чтобы увеличить возможности компьютера, например, обеспечить более высокое разрешение монитора, использование мыши или сканера.

Видеопамять – память, которая используется для вывода данных на экран. В большинстве компьютеров она не является частью главного ОЗУ. Эта память называется Video memory. Screen memory.– память, которая используется для хранения информации об изображении, выводимом на экран. Иногда такая память представляет собой часть ОЗУ, но чаще является самостоятельной и недоступна для главного процессора иначе, чем через микросхему видеоинтерфейса.

Видеопамять – VRAM – доступная адаптеру дисплея область оперативной память ПК, в которой расположены данные, кодирующие изображение на экране. В текстовом режиме видеопамять содержит коды и атрибуты символов, в графическом режиме каждой точке экрана соответствуют один или несколько разрядов видеопамять, кодирующие цвет и яркость точки.

Устройства ввода

Клавиатура является основным устройством ввода информации в компьютер. В техническом аспекте это устройство представляет собой совокупность механических  датчиков, воспринимающих давление на клавиши и замыкающих тем или иным способом определённую электрическую цепь.

Мыши и трекболы (TrackBall) являются координаторными устройствами ввода информации в компьютер. Разумеется, полностью заменить клавиатуру они не могут. В основном эти устройства имеют две-три кнопки управления.

Трекбол представляет собой «перевёрнутую» мышь, у трекбола приводится в движение не корпус, а только его шар. Это позволяет существенно повысить точность управления курсором.

Сканером называется устройство, позволяющее вводить компьютер образы изображений, представленных в виде текста, рисунков, слайдов, фотографий и другой графической информации.

Диджитайзер (дигитайзер)  - Электронный планшет - является координирующим преобразователем, который используется в основном для задач САПР. В состав диджитайзера помимо самого планшета входит специальный указатель с датчиком, напоминающий авиационный прицел второй мировой войны.

Джойстик является аналоговым координаторным устройством ввода информации.

Принтеры

Принтер (или печатающее устройство) предназначен для вывода информации на бумагу. Все принтеры могут выводить текстовую информацию и изображения.

Как правило, применяются принтеры следующих типов: матричные, струйные и лазерные, однако встречаются и другие (светодиодные, термопринтеры и т.д.).

Матричные печатающие устройства.

У последовательных матричных печатающих устройств вертикальный ряд игл (или 2 ряда), или молоточков, вколачивает краситель с ленты прямо в бумагу, формируя последовательно символ за символом. Игольчатые имеют приемлемое качество печати, невысокую цену расходных материалов и бумаги, да и самих устройств. Для этих принтеров обычно возможно использование как форматной, так и рулонной бумаги. Головка принтера может быть оснащена 9, 18 или 24 иголками.

Струйные принтеры относятся к безударным печатающим устройствам. Струйные чернильные принтеры относятся к классу последовательных матричных безударных печатающих устройств. Они же в свою очередь подразделяются на устройства непрерывного и дискретного действия. Последние же могут использовать либо пузырьковую технологию, либо пьезоэффект. В этих принтерах изображение формируется микрокаплями специальных чернил, выдуваемых на бумагу с помощью сопел. Этот способ печати обеспечивает более высокое качество печати по сравнению с матричными принтерами, он очень удобен для цветной печати.

Лазерные и LED–принтеры. В лазерных принтерах используется электрографический способ создания изображения - примерно такой же, как и в ксероксах.

Кроме лазерных существуют LED - принтеры, которые получили своё название из-за того, что полупроводниковый лазер в них был заменён «гребёнкой» мельчайших светодиодов.

Лазерные принтеры обеспечивают в настоящее время наилучшее (близкое к типографскому) качество печати. В этих принтерах для печати используется принцип ксерографии: изображение переносится на бумагу со специального барабана, к которому электрически притягиваются частички краски. Отличие от копировального аппарата состоит в

Плоттеры. Устройство, позволяющее представлять выводимые из компьютера данные в виде рисунка или графика на бумаге, называют обычно графопостроителем, или плоттером.

Также к компьютеру могут подключаться: сетевой адаптер (даёт возможность подключить компьютер к локальной сети), стример (устройство для быстрого сохранения информации, находящейся на жёстком диске).

Архитектура ЭВМ

Основные принципы построения ЭВМ:

-структура памяти ЭВМ;

-способы доступа к памяти и внешним устройствам;

-система команд;

-форматы данных;

-организация интерфейса.

Архитектура ЭВМ — это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов.

Классическая архитектура ЭВМ и принципы фон Неймана.

Джон фон Нейман (американский математик) заложил основы учения об архитектуре.

В 1946 г. Нейман со своими коллегами Г. Голдстайном и А. Берксом изложил принципы построения вычислительной машины:

1. использовать двоичную систему счисления (ранее была десятичная) для простоты арифметических и логических операций;

2.  использовать принцип «хранимой программы». Ранее программа задавалась путем установки перемычек на специальной коммутационной панели. Нейман первый догадался, что программа может также храниться в виде набора 0 и 1, причем в той же самой памяти, что и обрабатываемые ею числа.

Нейман предложил структуру ЭВМ, которая воспроизводилась в течение двух поколений ЭВМ.

Принципы действия основных узлов современных персональных ЭВМ

Рассмотрим назначение и основные характеристики отдельных устройств. Основное назначение устройств ввода информации — преобразование информации, представленной в символах входного алфавита, в представление в символах внутреннего алфавита, в котором осуществляется обработка и хранение информации в ЭВМ. В качестве устройств ввода данных в ЭВМ используются клавиатуры, манипуляторы типа «мышь», считыватели информации с магнитных дисков и лент, сканеры, различные специализированные датчики и т.п.

Устройства вывода предназначены для вывода информации из ЭВМ и преобразования результатов решения задач из символов внутреннего алфавита в выходную информацию, представленную в символах выходного алфавита. В качестве устройств вывода ЭВМ используются алфавитно-цифровые и графические дисплеи (различие дисплеев на эти два вида в настоящее время практически не используется, поскольку современные дисплеи могут выводить и тот и другой вид информации); печатающие устройства — принтеры, плоттеры, графопостроители; различные звукогенерирующие устройства — динамики, звуковые платы; различные специализированные устройства вывода и т.д.

Память ЭВМ предназначена для хранения данных: входной информации, промежуточных и окончательных результатов, программ решения задач. Устройства памяти характеризуются емкостью и временем обращения (временем доступа).

Емкость указывает максимальное количество данных, которое может одновременно храниться в памяти. На практике емкость ЗУ ЭВМ измеряется в кило-, мега- и гигабайтах.

Время обращения — интервал времени между началом и окончанием ввода (вывода) информации в память (из памяти). Для устройств памяти часто вместо термина «ввод-вывод» используют термин «запись-чтение». Различают оперативные и внешние ЗУ.

Оперативные ЗУ (ОЗУ) — характеризуются малым значением времени доступа порядка 10-100 нс, при емкости от единиц до сотен мегабайтов.

Внешние ЗУ (ВЗУ) — характеризуются большим временем доступа порядка единиц — десятков миллисекунд и более, но и намного большей емкостью в единицы-десятки гигабайт.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) выполняет арифметические и логические операции, предусмотренные системой команд ЭВМ, и характеризуется:

- набором элементарных операций, которое АЛУ выполняет;

- временем выполнения элементарных операций;

- средним быстродействием, т.е. количеством арифметических и логических операций, выполняемых в единицу времени (секунду), например MIPS, MFLOPS и т.д.

Устройство управления (УУ) предназначено для автоматического управления вычислительным процессом и обеспечивает необходимое взаимодействие всех устройств ЭВМ по автоматическому выполнению заданного алгоритма решения задачи. Очевидно, что само УУ работает под управлением команд программы, реализующей заданные алгоритм.

Значимость программного обеспечения в реализации информационных процессов

Программное обеспечение можно разделить на 3 категории:

Прикладные программы – обеспечивают выполнение таких работ, как редактирование текста, рисование, обработка числовых данных, управление базами данных (СУБД). К этому виду П.О. относятся бухгалтерские и обучающие программы, компьютерные игры, электронные справочники, программы статистического анализа, а также САПР (т.е. программы конструирования механизмов).

Системы программирования – обеспечивают создание новых программ.

Системные программы – выполняют вспомогательные функции: копирование информации, проверку и оптимальную работу компьютера, и т. п. Среди всех системных программ наиболее важны те, которые входят в состав ОС – операционной системы.

Системное ПО обеспечивает организацию вычислительного процесса.

Состав общесистемного программного обеспечения:

- операционные системы,

- программы-драйверы,

- программы-утилиты.

Назначение общесистемного программного обеспечения:

- автоматизация управления вычислительным процессом в ПЭВМ;

- автоматизация распределения ресурсов ПЭВМ (емкости памяти, времени процессора, других устройств ПЭВМ);

- диагностика (проверка работоспособности) устройств ПЭВМ,

- предоставление режимов дружественного интерактивного взаимодействия  пользователя с ПЭВМ.

Состав прикладных программ:

- редакторы текстов и графической информации - общепользовательские типа Word и проблемно-ориентированные типа издательские системы, табличные процессоры,

- системы управления базами данных,

- системы автоматизированного проектирования,

- бухгалтерские программы,

- системы программирования.

Определение операционной системы

Операционная система – совокупность программ, обеспечивающих работу пользовательских программ, их взаимодействие с аппаратной частью, внешними устройствами, а также распределением оперативной памяти компьютера. Операционная система (ОС) – является неотъемлемой частью ЭВМ, обеспечивая управление всеми аппаратными компонентами и, позволяя отделить остальные классы программ от непосредственного взаимодействия с аппаратурой. ОС обеспечивает выполнение основных двух задач:

- Поддержку работы всех программ, обеспечение их взаимодействия с аппаратурой.

- Предоставление пользователям возможностей общего управления машиной.

Операционная система — это программа, которая загружается при включении компьютера. Она производит диалог с пользователем, осуществляет управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, местом на дисках и т.д.), запускает другие (прикладные) программы на выполнение. Операционная система обеспечивает пользователю и прикладным программам удобный способ общения (интерфейс) с устройствами компьютера.

Операционная система управляет компьютером, запускает программы, обеспечивает защиту данных. Любая прикладная программа может работать только под управлением ОС. Наиболее популярными программами ОС являются:

- MS – DOS

- WINDOWS

- OS/2

- UNIX (LINUX)

Кроме того, среди системных программ следует выделить программы–оболочки, которые являются своеобразными “надстройками” над ОС. Они предназначены для упрощения диалога пользователя с ОС. Самые популярные из них – Norton Commander (NC), Volkov Commander (VC), Dos Navigator (DN).

Операционная система в наибольшей степени определяет облик всей вычислительной системы в целом. ОС выполняет две по существу мало связанные функции: обеспечение пользователю-программисту удобств посредством предоставления для него расширенной машины и повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами.

Основные функции ОС

1) Управление процессором путем передачи управления программам.

2) Обработка прерываний, синхронизация доступа к ресурсам.

3) Управление памятью.

4) Управление устройствами ввода-вывода.

5) Управление инициализацией программ, межпрограммные связи.

6) Управление данными на долговременных носителях путем поддержки файловой системы.

Классификация ОС современных ЭВМ и ПЭВМ

MS DOS, WINDOWS, UNIX, область применения и свойства этих ОС.

Основные компоненты операционной системы

- Драйверы периферийных устройств – программы, обеспечивающие управление периферийными устройствами (Например, “мышь”, CD-ROM, звуковая карта, принтер).

- Файловая система – система организации информации файлов и каталогов.

- Командный процессор, или процессор командного языка (COMMAND.COM) – интерпретатор команд, вводимых пользователем на машинный язык.

Компьютерные вирусы

Компьютерным вирусом называется программа, обычно малая по размеру (от 200 до 5000 байт), которая самостоятельно запускается, многократно копирует свой код, присоединяя его к кодам других программ («размножается») и мешает корректной работе компьютера и/или разрушает хранимую на магнитных дисках информацию (программы и данные).

Существуют вирусы и менее «злокачественные», вызывающие, например, переустановку даты в компьютере, музыкальные (проигрывающие какую-либо мелодию), приводящие к появлению на экране дисплея какого-либо изображения или к искажениям в отображении дисплеем информации, «осыпанию букв» и т.д.

Создание компьютерных вирусов можно квалифицировать с юридической точки зрения как преступление.

Вирусы можно разделить на классы по следующим основным признакам:

- среда обитания;

- ОС, в которой они могут функционировать;

- деструктивные функции;

- особенности алгоритма работы.

В зависимости от среды обитания вирусы можно разделить на группы:

- загрузочные (boot) вирусы заражают программу начальной загрузки компьютера, хранящуюся в загрузочном секторе дискеты или винчестера, и запускающиеся при загрузке компьютера;

- файловые вирусы в простейшем случае заражают пополняемые файлы, но могут распространяться и через файлы документов (системы Word for Windows) и даже вообще не модифицировать файлы, а лишь иметь к ним какое-то отношение;

- загрузочно-файловые вирусы имеют признаки как загрузочных, так и файловых вирусов;

- драйверные вирусы заражают драйверы устройств компьютера или запускают себя путем включения в файл конфигурации дополнительной строки;

- макровирусы;

- сетевые вирусы.

Принцип действия загрузочных вирусов основан на алгоритмах загрузки ОС при включении питания, которые реализуются аппаратно. Такие вирусы заменяют собой код начальной загрузки, оригинальный код либо сохраняются в другом месте, либо вирус эмулирует программу начальной загрузки. Часто при переписывании оригинального загрузчика вирус часто метит соответствующий сектор как сбойный. Код вируса может хранится и на других участках диска (например, на инженерной дорожке). Boot-вирусы распространены в меньшей степени, так как для заражения необходимо загрузиться с зараженной дискеты. Как правило, на зараженной ЭВМ может быть только один boot-вирус.

Практически все загрузочные вирусы резидентны.

(Дальнейшее поведение определяется деструктивными функциями.)

Существуют нерезидентные boot-вирусы. Такие вирусы заражают загрузочные сектора дискет, если они находятся на дисководах.

Простейшие загрузочные вирусы, резидентно находясь в памяти зараженного компьютера, обнаруживают в дисководе незараженную дискету и производят следующие действия:

- выделяют некоторую область дискеты и делают ее недоступной операционной системе (помечая, например, как сбойную - bad);

- замещают программу начальной загрузки в загрузочном секторе дискеты, копируя корректную программу загрузки, а также свой код, в выделенную область дискеты;

- организуют передачу управления так, чтобы вначале выполнялся бы код вируса и лишь затем - программа начальной загрузки.

Теперь рассмотрим принципы функционирования файловых вирусов. Файловый вирус не обязательно является резидентным, он может, например, внедриться в код исполняемого файла. При запуске зараженного файла вирус получает управление, выполняет некоторые действия и возвращает управление коду, в который он был внедрен. Действия, которые выполняет вирус, включают поиск подходящего для заражения файла, внедрение в него так, чтобы получить управление при запуске файла, произведение некоторого эффекта, например, звукового или графического. Если файловый вирус резидентный, то он устанавливается в памяти и получает возможность заражать файлы и проявляться независимо от первоначального зараженного файла.

Существует несколько способов внедрения файловых вирусов. Наиболее частый — внедрение в исполняемые файлы (com, exe, dll); создание файлов двойников; использование особенностей файловой системы. Существует также несколько методов внедрения кода вируса в исполняемый файл.

OVERWRITING — самый простой метод, при котором вирус записывает свой код вместо кода заражаемого файла, уничтожая при этом его содержимое. При таком методе заражения, система быстро выходит из строя, приложения не запускаются и поэтому такие вирусы быстро обнаруживаются.

PARASITIC — наиболее распространенный, при распространении обязательно изменяет код файла, оставляя его при этом полностью или частично работоспособным. При написании подобных вирусов необходимо учитывать вид исполняемой программы.

COMPANION — используют следующие особенности MS-DOS — если в каталоге содержаться два одинаковых файла, то операционная система будет исполнять первый из них. Средствами низкого уровня создают в том же самом каталоге новый файл с именем и расширением аналогичным файлу жертве. При этом новый файл должен располагаться до файла жертвы, переименовывается и делается скрытым. При запуске файла первым начинает исполняться файл, содержащий тело вируса.

LINK — использует особенности файловой системы MS-DOS и не изменяют содержимого файла.

ФАЙЛОВЫЕ ЧЕРВИ — при запуске файла вируса создают свою копию в других каталогах под другим именем и др.

Алгоритм работы файлового вируса:

- Если вирус резидентный, то он проверяет оперативную память на наличие в ней своей копии, и если копии нет, то копию записывает в память, делая ее резидентной. Если нерезидентный, то он сканирует диск в поиске незараженных файлов и заражает их;

- Выполняет деструктивные функции, если они есть, то возвращает управление основной программе, при этом паразиты восстанавливают программу в исходном виде. Часто перед запуском файла на исполнение вирусы лечат исполняемый файл.

Загрузочно-файловые вирусы используют принципы как загрузочных, так и файловых вирусов, и являются наиболее опасными.

3. Макровирусы. Они являются программами, написанными на макроязыках встроенные в современные системы обработки данных. Для своего размножения вирусы используют возможности макроязыков и при их помощи переносят себя из одного зараженного файла в другие. В процессе заражения часто заражаются стандартные шаблоны. При открытии текстового файла с помощью MS Word считываются и исполняются макросы, хранящиеся в теле документа и в соответствии с макросами, производится некоторая настройка редакторов. Макровирусы изменяют функции сохранения файлов т.о. чтобы в сохраненный файл записывалось тело вируса. При этом макровирус изменяют стандартные шаблоны. Макровирусы зависят от «национальности» версии и поэтому их распространение ограничивается регионами.

4. Сетевые вирусы. Используют для своего распространения сетевые протоколы или команды компьютерных сетей и электронной почты. Сетевые вирусы используют ошибки программирования в наиболее популярных почтовых клиентах и наиболее часто реализованы под MS OUTLOOK. Благодаря этим ошибкам, в электронное письмо может быть внедрен код, который будет выполнен этим клиентом при открытии письма и в результате машина может быть заражена файловым вирусом. Эти вирусы воздействуют только при конкретной версии почтовых клиентов.

В зависимости от особенностей алгоритма работы вирусы можно разделить на 4 группы.

1. Резидентность. Резидентный вирус при инфицировании компьютера оставляет в памяти свою резидентную часть. Эта часть перехватывает в дальнейшем обращении ОС к файлам с целью их заражения. Резидентные вирусы находятся в памяти и остаются активными вплоть до выключения питания. Резидентами можно считать и макровирусы, т.к. они находятся в памяти вплоть до закрытия окна редактора. При этом роль ОС играет редактор. Резидентные вирусы существуют в многозадачных системах и здесь время жизни ограничено моментом закрытия зараженного DOS-окна.

2. Использование стелс-алгоритмов. Позволяет вирусам полностью или частично скрыть себя в системе. Наиболее распространенным стелс-алгоритмом является перехват запросов ОС на чтение/запись зараженных объектов и при этом стелс-вирус, либо временно лечат зараженные файлы, либо подставляют вместо себя незараженные участки информации. Макровирусы также могут использовать стелс-алгоритмы. В этом случае производится запрет на вызов меню просмотра макроса.

- Самошифрование и полиморфичность. Используются практически всеми современными вирусами с тем, чтобы максимально усложнить процедуру обнаружения вируса. Это достигается тем, основное тело вируса шифруется, причем каждый раз по-разному, а программа расшифровки каждый раз модернизируется. Полиморфик вирусы не имеют сигнатур, и от одного зараженного файла к другому тело вируса изменяется, посредством шифрования или добавления незначащих команд.

- Нестандартные приемы - используются, для того чтобы максимально защитить свою копию от обнаружения и удаления.

В зависимости от деструктивных возможностей вирусы можно разделить на 4 группы:

- Условно безвредные. Не содержат специальных деструктивных функций и приводят только к незначительному замедлению скорости работы компьютера и уменьшению свободного дискового пространства.

- Не опасные. Содержат вывод графических, звуковых, и прочих эффектов и уменьшают скорость работы компьютера и дисковое пространство.

- Опасные. Могут привести к серьезным сбоям в работе РС.

- Очень опасные. В алгоритме работы таких вирусов заложены процедуры, способные вызвать потерю и уничтожение программ и данных, а также вывести из строя отдельные части ЭВМ.

Меры противодействия безопасности и удаления вирусов:

- избегать случайных связей;

- использование антивирусных программ с постоянным обновлением антивирусных баз;

- использование программ ревизоров.

 

Антивирусные средства

Создание антивирусных программ начинается с обнаружения вируса по аномалиям в работе компьютера. После этого вирус тщательно изучается, выделяется его сигнатура — последовательность байтов, которая полностью характеризует программу вируса (наиболее важные и характерные участки кода), выясняется механизм работы вируса, способы заражения. Полученная информация позволяет разработать способы обнаружения вируса в памяти компьютера и на магнитных дисках, а также алгоритмы обезвреживания вируса (если возможно, удаления вирусного кода из файлов — «лечения»).

Антивирусные программы делятся на несколько типов:

Детекторы. Их назначение — лишь обнаружить вирус. Детекторы вирусов могут сравнивать загрузочные сектора дискет с известными загрузочными секторами, формируемыми операционными системами различных версий, и таким образом обнаруживать загрузочные вирусы или выполнять сканирование файлов на магнитных дисках с целью обнаружения сигнатур известных вирусов. Такие программы в чистом виде в настоящее время редки.

Фаги. Фаг — это программа, которая способна не только обнаружить, но и уничтожить вирус, т.е. удалить его код из зараженных программ и восстановить их работоспособность (если возможно). Известнейшим в России фагом является Aidstest, созданный Д. Лозинским. К январю 1997 года эта программа была способна обнаружить и обезвредить около 1600 вирусов. Еженедельно появляются новые версии этой программы, рассчитанные на обезвреживание десятков новых вирусов.

Очень мощным и эффективным антивирусным средством является фаг Doctor Web (созданный И. Даниловым). Детектор этого фага не просто сканирует файлы в поисках одной из известных вирусных сигнатур. Doctor Web реализует эвристический метод поиска вирусов, может находить и обезвреживать, так называемые полиморфные вирусы (не имеющие определенной структуры), проверять файлы находящиеся в архивах. Для нахождения вирусов Doctor Web использует программную эмуляцию процессора, т.е. он моделирует выполнение остальных файлов с помощью программной модели микропроцессора I-8086 и тем самым создает среду для проявления вирусов и их размножения. Таким образом, программа Doctor Web может бороться не только с полиморфными вирусами, но и с вирусами, которые только еще могут появиться в перспективе. Специалисты рекомендуют использовать Aidstest и Doctor Web в комплекте.

Ревизоры. Программа-ревизор контролирует возможные пути распространения программ-вирусов и заражения компьютеров. Программы-ревизоры относятся к самым надежным средствам защиты от вирусов и должны входить в арсенал каждого пользователя. Ревизоры являются единственным средством, позволяющим следить за целостностью и изменениями файлов и системных областей магнитных дисков. Наиболее известна в России программа-ревизор ADinf, разработанная Д. Мостовым.

Сторожа. Сторож — это резидентная программа, постоянно находящаяся в памяти компьютера, контролирующая операции компьютера, связанные с изменением информации на магнитных дисках, и предупреждающая пользователя о них. В состав операционной системы MS-DOS, начиная с версии 6.0, входит сторож VSAFE. Однако, из-за того, что обычные программы выполняют операции, похожие на те, что делают вирусы, пользователи обычно не используют сторожа, так как постоянные предупреждения мешают работе.

Вакцины. Так называются антивирусные программы, ведущие себя подобно вирусам, но не наносящие вреда. Вакцины предохраняют файлы от изменений и способны не только обнаруживать факт заражения, но и в некоторых случаях «вылечить» пораженные вирусами файлы. В настоящее время антивирусные программы-вакцины широко не применяют, так как в прошлые годы некоторыми некорректно работающими вакцинами был нанесен ущерб многим пользователям.

Антивирусные программы не обеспечивают полной защиты программ и данных, не дают 100%-ной гарантии от воздействия вирусных программ. Только комплексные профилактические меры защиты обеспечивают надежную защиту от возможной потери информации. В комплекс таких мер входит:

- регулярное архивирование информации (создание резервных копий важных файлов и системных областей винчестера);

- избегание использования случайно полученных программ (старайтесь пользоваться только законными путями получения программ);

- входной контроль нового программного обеспечения, поступивших дискет;

- сегментация жесткого диска, т.е. разбиение его на логические разделы с разграничением доступа к ним;

- систематическое использование программ-ревизоров для контроля целостности информации;

- при поиске вирусов (который должен происходить регулярно!) старайтесь использовать заведомо чистую операционную системы, загруженную с дискеты. Защищайте дискеты от записи, если есть хоть малая вероятность заражения.

Программное обеспечение ЭВМ

Программные средства можно разделить на несколько классов в зависимости от назначения:

- операционные системы;

- системы программирования;

- инструментальные программные средства, интегрированные пакеты;

- прикладные программы.

Операционная система — это комплекс программ обеспечивающих:

1) управление ресурсами, т.е. согласованную работу всех аппаратных средств компьютера;

2) управление процессами, т.е. выполнение программ, их взаимодействие с устройствами компьютера, с данными;

3) пользовательский интерфейс, т.е. диалог пользователя с компьютером, выполнение определенных простых команд — операций по обработке информации.

Первые операционные системы были однопользовательскими и однозадачными. При работе одного периферийного устройства все остальные, в том числе и центральный процессор, простаивали.

Затем появились многозадачные операционные системы, которые оставались однопользовательскими. Такие операционные системы обеспечивают постановку заданий в очередь на выполнение, параллельное выполнение заданий, разделение ресурсов компьютера между выполняющимися заданиями.

Существует понятие «виртуальной» памяти. Физическая оперативная память по объему, как правило, ограничена. Функционально ее объем может быть увеличен путем частичной записи содержащего ОЗУ на магнитный диск, и пользователь воспринимает всю расширенную память как оперативную.

Основные элементы, входящие в состав операционных систем:

- Ядро, состоящее из наиболее часто используемых модулей, таких как модуль управления системой прерываний; программ, которые при загрузке ОС помещаются в оперативную память, их называют резидентными. К резидентным программам относят также и программы-драйверы, управляющие работой периферийных устройств;

- Командный процессор — программа, отвечающая за интерпретацию и исполнение простейших команд, подаваемых пользователем, и его взаимодействие с ядром ОС;

- Набор утилит — небольшие программы, обслуживающие различные устройства ЭВМ, например, утилита форматирования магнитных дисков, утилита восстановления необдуманно удаленных файлов и т.д.

Понятие файловой системы

Для организации упорядоченного управления потоками данных, различными аппаратными периферийными устройствами ЭВМ используется файловая система. Функции файловой системы ОС:

- создает для пользователей некоторое виртуальное представление внешних ЗУ, позволяя работать с ними не на низком уровне команд управления физическими устройствами, а на высоком уровне наборов и структур данных;

- скрывает от программистов картину реального расположения информации во внешней памяти;

- обеспечивает независимость программ от особенностей конкретной конфигурации ЭВМ, т.е. логический уровень работы с файлами;

- обеспечивает стандартные реакции на ошибки, возникающие при обмене данных.

Классификация структур файловых систем:

- последовательная — файлы или логические записи, длина которых может быть фиксированной и переменной, обладают последовательным доступом, т.е. для обработки i-ой записи должна быть обработана (i-1)-я запись;

- древовидная структура;

- индексно-последовательная — с упорядочением записей по значению некоторых полей;

- библиотечная — использует уровень учетной информации (каталога), облегчающий доступ и поиск отдельных файлов.

Основные компоненты интерфейса при работе с приложениями в МS Windows.

Windows – ОС, рассчитанная, прежде всего, на непрофессионального пользователя. Идеология построения программного интерфейса основана на аналогиях, связанных с работой  служащего по некомпьютерной технологии. Отсюда понятия:

-         документ;

-         инструмент;

-         папка;

-         ярлык;

-         рабочий стол;

-         корзина;

-         указатель (мыши) – курсор, который принимает различную форму в зависимости от состояния системы.

-         командные центры – мой компьютер, панель задач, панель управления.

Окно

Основной компонент интерфейса – окно. Окно с точки зрения пользователя это область экрана, в которой осуществляется его взаимодействие с программным приложением (инструментом). Окно с точки зрения системы – порт ввода вывода данных и управления программным приложением.

Окна делятся на рабочие и диалоговые. 

Основные стандартные компоненты рабочего окна:

-         системное меню;

-     строка заголовка;

-     кнопки управления окном;

-     текстовое меню;

-     пиктографическое меню (панель инструментов);

-     линейки горизонтальной и вертикальной прокрутки (лифты);

-     строка состояния;

-      рабочая область;

-      граница окна.

Меню 

Любое приложение создается для реализации комплекса функций, обеспечивающих выполнение общей задачи приложения. 

Для быстрого доступа ко всем функциям приложения используется меню: главное меню приложения и контекстное меню отдельных объектов приложения (форм, панелей).

Панель инструментов (пиктографическое меню)

В дополнение к главному и контекстному меню, в настоящее время большой популярностью пользуются панели инструментов, позволяющие ускорить доступ к функциям приложения. 

Панель инструментов содержит наиболее часто используемые команды строки меню или контекстных меню.

Диалоговые окна

Диалоговые окна бывают двух типов — модальные и немодальные.

Модальное диалоговое окно — это окно, из которого нельзя перейти в другое окно, не закрыв текущее. Данный вид диалоговых окон используется для выдачи сообщений о ходе работы приложения, его настройки или ввода каких-либо данных, необходимых для работы. Модальное диалоговое окно вынуждает пользователя совершать некоторые действия или отвечать на запрос приложения вводом информации или выполнением какого-либо действия.

Немодальное диалоговое окно — это окно, позволяющее перемещать фокус на другое окно или форму без закрытия текущего окна. Данный тип диалоговых окон используется редко. Примером немодального диалогового окна является окно Find (Поиск), дающее возможность осуществлять поиск нужной информации.

Строка состояния

Строка состояния — это специальный элемент окна, состоящий из нескольких панелей для отображения текущей информации о состоянии и режиме работы приложения. 

Например, в строке состояния могут отображаться дата, текущее системное время и т.д. Этот элемент интерфейса обычно размещается в нижней части родительского окна приложения, если не требуется специально установить его в другом месте окна. Такое положение строки состояния является стандартным.

Кнопки управления

Это один из наиболее часто используемых элементов управления. 

Для кнопки управления можно задать клавиши быстрого доступа, что весьма удобно пользователям, использующим при работе с формой только клавиатуру. Если в окне несколько кнопок, то одну из них принято делать кнопкой по умолчанию, т. е. помещать в нее фокус при запуске формы на выполнение.

Вкладки

Вкладки используются для перехода к новой форме в пределах одного диалогового окна. 

Вкладки обычно располагаются в верхней части диалогового окна и могут занимать несколько рядов.

Метка

Метка - это размещенная в форме текстовая информация, которая не может быть изменена пользователем приложения. 

Метка обязательно используется совместно с ключом и переключателем, текстовыми полями и др.

Ключ (флажок)

Ключ позволяет сделать активной какую либо опцию приложения. 

Совместно с ключом обязательно используется метка.

Переключатель (поля выбора или «радиокнопки»)

Переключатель позволяет выбрать одну из возможных опций, представленных в форме в виде списка. 

Совместно с переключателем обязательно используется метка.

Текстовое поле 

Этот элемент управления текстовое поле, размещенный в форме, служит для ввода пользователем информации во время работы приложения или отображения информации. 

Текстовое поле может быть однострочным (как правило) и многострочным.

Не редактируемые текстовые поля

Поля, данные в которых можно только просматривать без возможности их редактирования. 

В этом случае изменение информации в текстовом поле можно выполняться только программно.

Скрытое текстовое поле

Используется для ввода пароля. 

В качестве символа, отображаемого в текстовом поле при вводе пароля, используется символ звездочки.

Поле для ввода числовой информации

Предназначено для ввода пользователем числовой информации и представляет собой поле, содержащее также две кнопки с направленными в противоположные стороны стрелками. 

Каждое нажатие кнопки с направленной вверх стрелкой будет увеличивать, а нажатие кнопки с направленной вниз стрелкой — уменьшать размещенное в поле число на определенное значение.

Список 

Элемент управления размещенный в окне (форме), представляет собой список, из которого пользователь может выбрать одно из предложенных значений. 

Существуют две формы списков: обычный и раскрывающийся.

Раскрывающийся список в обычном виде представляет одну текстовую строку в правой части которой расположен элемент для раскрытия списка.

Обычный список представлен на экране в виде нескольких строк и может снабжаться текстовой меткой

Значения в списке могут размещаться в одну или несколько колонок. В том случае, если элементы списка не помещаются в выделенную для них в форме область, появляются полосы прокрутки, позволяющие просмотреть весь список. Списки могут быть редактируемыми и не редактируемыми.

Подсказка (всплывающая подсказка)

Позволяет выводить текст краткого пояснения, появляющийся ниже курсора (указателя), когда он установлен на выбранном объекте – кнопке пиктографического меню или поле. 

Как правило, всплывающая подсказка исчезает через несколько секунд, если курсор (указатель) неподвижен.

Линии и контуры

Линии и контуры, размещаемые в формах могут представлять собой:  линии, прямоугольники, скругленные прямоугольники, круги, эллипсы, используемые для объединения в группу схожих по смыслу объектов и улучшения внешнего вида формы. 

          Элемент управления Frame  

Элемент управления Frame служит для объединения некоторой совокупности управляющих элементов в группу, после чего помещенными в эту группу объектами можно управлять как единым целым. 

Например, элемент управления Frame можно использовать для объединения в группу размещенных в форме и функционально связанных переключателей.

Индикатор процесса выполнения программы

Некоторые операции приложения могут выполняться довольно долго, например, обработка большого массива данных или сложная выборка из базы данных, содержащей огромное количество записей. 

В этой ситуации пользователь начинает беспокоиться, не зависла ли программа. Работа продолжительных задач может сопровождаться отображением на экране индикатора процесса выполнения.

Ползунок

Элемент управления ползунок позволяет вводить в программу числовые значения путем перемещения ползунка.

Пакет офисных приложений MS Office

Для решения офисных задач – автоматизации документооборота предназначен, разработанный фирмой Microsoft, пакет Microsoft Office, который содержит большую часть необходимого для работы в офисе  программного обеспечения .Элементы интерфейса входящих в него программ оформлены одинаково и “общаются“ они друг с другом на одном и том же языке.

Но самое привлекательное в пакете Office то, что связывает эти приложения воедино: все эти программы имеют общее меню и наборы кнопок, которые выглядят очень похоже. Научившись работать с одним из приложений, вы тем самым в значительной степени продвинетесь в изучении остальных. К тому же в пакете имеется простой в использовании управляющий центр - Диспетчер Microsoft Office, позволяющий запускать отдельные программы и выходить из них, либо получать подробные указания и оперативную помощь простым щелчком кнопки мыши.

В состав пакета  Office входят:  

Большие прикладные программы:

WORD - мощный текстовой процессор, предназначенный для выполнения всех процессов обработки текста: от набора и  верстки, до проверки орфографии, вставки в текст графики в стандарте *.pcx или *.bmp, распечатки текста. Он работает со многими шрифтами, как  с русским, так и с любым из двадцати одного языка мира. В одно из многих полезных свойств Word входит автоматическая коррекция текста по границам, автоматический перенос слов и правка правописания слов, сохранение текста в определенный устанавливаемый промежуток времени, наличие мастеров текстов и шаблонов, позволяющих в считанные минуты создать деловое письмо, факс, автобиографию, расписание, календарь и многое другое. Word обеспечивает поиск заданного слова или фрагмента текста, замену его на указанный фрагмент, удаление, копирование во внутренний буфер или замену по шрифту, гарнитуре или размеру шрифта, а так же по надстрочным или по подстрочным символам. Наличие закладки в тексте позволяет быстро перейти к заложенному месту в тексте. Можно так же автоматически включать в текст дату, время создания, обратный адрес и имя написавшего текст. При помощи макрокоманд Word позволяет включать в текст базы данных или объекты графики, музыкальные модули в формате *.wav. Для ограничения доступа к документу можно установить пароль на текст, который Word будет спрашивать при загрузке текста для выполнения с ним каких-либо действий. Word позволяет открывать много окон для одновременной работы с несколькими текстами, а так же разбить одно активное окно по горизонтали на два  и выровнять их.

 EXCEL - производит с числами то же, что Word с существительными и глаголами. Пользуются программой Excel для составления бюджетов и финансовых отчетов, превращения сухих цифр в наглядные диаграммы и графики, проведения анализа практически по любому вопросу, а также для сортировки длиннейших списков. Excel позволяет производить математические, статистические, экономические и др. расчеты. В состав программы включены порядка 825 расчетных функций на все случаи жизни.

При запуске Excel в окне документа появляется пустая рабочая книга. Рабочая книга – это основной документ, используемый Excel для хранения и обработки данных. Рабочая книга состоит из отдельных рабочих листов, каждый из которых может содержать данные. По умолчанию каждая вновь созданная рабочая книга содержит 3 рабочих листа, но их количество можно изменять. Кроме рабочих листов, можно создавать диаграммы, макросы и листы диалога.

Каждый рабочий лист состоит из 256 столбцов и 65536 строк. Столбцы обозначены буквами, начиная от A до Z, далее – от AA до AZ, затем – от BA до BZ и так далее до столбца IV. Эти обозначения отображаются вверху окна документа. Строки пронумерованы вниз от 1 до 65536 с левой стороны окна документа.

Пересечения строк и столбцов формируют ячейки, являющиеся основной единицей хранения данных. Каждая ячейка имеет свое - обозначение, в котором указывается соответствующий столбец и строка и которое используется как адрес ячейки или, иначе говоря, как ссылка на ячейку. Например, С5 – адрес ячейки на пересечении столбца C и строки 5.

Ссылки могут быть абсолютными, относительными и смешанными. Абсолютная часть ссылки помечается символом $. Например, $A1, A$1, $A$1. Относительная часть ссылки не помечается. Основная причина использования разных типов ссылок – их поведение при копировании ячеек. Относительные ссылки (или относительные части ссылок) при копировании изменяются, абсолютные ссылки не изменяются. Например, в ячейке А2 находится формула =А1+$B$2. При копировании ячейки А2 в ячейку С3 формула в С3 будет иметь вид =С2+$B$2.

Ячейки электронных таблиц могут содержать числа в различных форматах, строки и формулы. В формулах используются знаки операций, круглые скобки и операнды. Операндами могут быть числа, встроенные функции и ссылки на ячейки или диапазоны. Если ссылка указывает на ячейку, содержащую значение, вычисления проводятся с этим значением. Если ссылка указывает на ячейку, содержащую формулу, в расчетах используется результат вычислений по формуле. Если ссылка указывает на пустую ячейку, она не учитывается при расчетах.

Электронные таблицы содержат большие наборы встроенных функций.

PowerPoint - позволит профессионально подготовить презентацию, щегольнув броской графикой и эффектно оформленными тезисами . Но что самое замечательное, вы сможете превратить документ, подготовленный в редакторе Word, в презентацию всего лишь одним щелчком мыши. Если ваша работа состоит в том, чтобы рекламировать изделия, идеи или проекты, то вы просто влюбитесь PowerPoint.

 ACCESS - это система управления базами данных (СУБД), предназначенная, главным образом, для профессиональных пользователей. Access поставляется только в составе профессионального издания пакета Office. Под системой управления понимается комплекс программ, который позволяет не только хранить большие массивы данных в определенном формате, но и обрабатывать их, представляя в удобном для пользователей виде. Access дает возможность также автоматизировать часто выполняемые операции (например, расчет заработной платы, учет материальных ценностей и т.п.). С помощью Access можно не только разрабатывать удобные формы ввода и просмотра данных, но и составлять сложные отчеты.       

Программы - помощники:

Программа Graph, позволяет ввести несколько чисел и быстро превратить их в    график.

Программа Organization Chart поможет создать штатное расписание вашей фирмы. Составить так называемые организационные диаграммы.

Программа Equation Editor покажется довольно утомительной, если только   вы не профессор математики, она позволяет создавать и вставлять в документы сложные математические формулы.

Программа WordArt поможет изменить почти до неузнаваемости форму букв или цифр, чтобы использовать их при создании привлекательных логотипов или заголовков.

Программа ClipArt Gallery может просмотреть несколько сотен рисунков в поисках наилучшей иллюстрации и использовать ее для вашего информационного бюллетеня или   презентации.

Программа Microsoft Outlook предназначена для организации документов и планирования задач, в том числе для отправки почты, планирования встреч, событий и собраний, ведения списка контактных лиц и списка задач, а также записи выполняемых действий.

Для объединения связанных файлов можно использовать Office Binder. Например, если в отчет входят документы Word, книги Microsoft Excel и слайды PowerPoint, их удобно поместить в подшивку с тем, чтобы работать со всеми файлами вместе. В подшивке можно выполнить следующее:

 

·        проверить орфографию во всем составном документе;

·        применить составной стиль;

·        осуществить сквозную нумерацию страниц в разнородных файлах (разделов подшивки);

·        напечатать весь документ целиком;

·        работать с каждым разделом отдельно;

·        выполнить предварительный просмотр или напечатать отдельный раздел, несколько выбранных разделов или всю подшивку;

·        напечатать единый заголовок или колонтитул для всех разделов подшивки или создать различные заголовки или колонтитулы для каждого раздела.

Система оперативной помощи :

Пакет Office обладает мощной справочной системой на русском языке, его приложения изобилуют полезными подсказками и пошаговыми указаниями того, как выполнять ту или иную операцию.

Талантливые Мастера ( Wizards ) проведут вас шаг за шагом к решению сложных задач.

Карточки - шпаргалки ( Cue Cards ) предложат подробные указания, которые постоянно будут у вас перед глазами во время работы.

Функция Просмотр ( Preview ) и Примеры ( Demos ) продемонстрируют выполнение сложных задач.      

Дистпечер Microsoft Office ( MOM ):  МОМ позволяет запустить любую программу пакета Office. Если он вам очень понравится, можете даже использовать его для управления всей работы вашего ПК. 

PAGE  25


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

61206. Классно-урочная система обучения 35 KB
  Урок – это динамическая и вариативная форма организации процесса целенаправленного взаимодействия определенного состава учителей и учащихся включающая содержание формы методы средства обучения и систематически применяемая для решения задач образования развития воспитания в процессе обучения. История развития классноурочной формы обучения. Возникают формы массового обучения детей.
61207. Звуки [н], [н´]. Позначення їх буквою «ен». Написання імен з великої букви 237 KB
  Написання імен з великої букви. Написання імен з великої букви. Обладнання: картка з великою та малою буквою ен каса букв вирізані букви малюнки Незнайка синиця снігур часник виноград банан клена ножиці ніс нитки. Діти отримують букви які вирізані з цупкого картону.
61210. Г.С. Сковорода. «Сад Божественних пісень», «Всякому городу нрав і права», «De Libertate» 113 KB
  Охарактеризувати збірку його поетичних творів пісень; розкрити ідейнохудожній зміст програмових віршів митця; розвивати увагу пам’ять спостережливість уміння глибоко мислити надавати власну оцінку відповідний коментар...
61212. Структура ІС. Апаратна та програмна складові ІС 133.5 KB
  Учитель: С поняттям €œсистема ви багаторазово зустрічалися як в навчальних предметах так й в повсякденному житті: Сонячна система; періодична система хімічних елементів...
61213. Основні етапи розв’язання прикладної задачі з використанням комп’ютера. Поняття інформаційної моделі. Побудова моделі 264.5 KB
  Навчальні цілі: визначити поняття інформаційної моделі реального обєкта; розвинути вміння описувати інформаційні моделі шляхом виділення суттєвих (відповідно до мети моделювання) властивостей обєктів...