Алгоритмическая структура «ветвление»

Содержание
АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ РАБОЧЕЕ МЕСТО. КЛАССИФИКАЦИИ АРМ ....................................................... 4
АЛГОРИТМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА «ВЕТВЛЕНИЕ» ............................................................................................... 4
АЛГОРИТМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА «ЦИКЛ» ............................................................................................................ 6
БАЗОВАЯ СИСТЕМА ВВОДА-ВЫВОДА (BIOS). ПОНЯТИЕ CMOS RAM ............................................................ 7
БАЗЫ ДАННЫХ. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ ....................................................................... 8
Иерархическая, сетевая и реляционная модели представления данных ................................................8
Классификации систем управления базами данных ..................................................................................9
БАЗЫ ДАННЫХ В ИНТЕРНЕТЕ ................................................................................................................................... 10
ВЕКТОРНАЯ ГРАФИКА ................................................................................................................................................. 10
ВИЗУАЛЬНОЕ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ ............................................... 11
ВОЗНИКНОВЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ И КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ................................................ 12
ВОЗНИКНОВЕНИЕ СЕТИ ИНТЕРНЕТ ....................................................................................................................... 12
Понятие Интернета. Управление Интернетом. Способы доступа в Интернет .............................13
ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ..................................................................................... 14
Области применения географических информационных систем..........................................................14
ГИПЕРТЕКСТ. ТЕХНОЛОГИЯ WWW ........................................................................................................................ 15
ГЛОБАЛЬНАЯ СЕТЬ ИНТЕРНЕТ И ЕЁ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СЕРВИСЫ ПОИСК ИНФОРМАЦИИ. .. 16
ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ В ПЕРСОНАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНЕ ...... 18
Программно-аппаратные средства защиты информации .....................................................................19
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СОБСТВЕННОСТЬ В ИНТЕРНЕТЕ ............................................................................... 19
ИНТРАНЕТ ......................................................................................................................................................................... 20
ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ .................................................................................................................. 21
Защита информации в системах электронной обработки данных .....................................................21
Технологии несанкционированного доступа к информации и информационным технологиям ......22
ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ............................................................................................................................... 23
Этапы развития информационных систем. Свойства информационных систем ............................23
Структура информационной системы ......................................................................................................24
ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ....................................................................................................................... 25
ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЩЕСТВО. ИНФОРМАТИЗАЦИЯ ................................................................................ 25
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ. ХРАНЕНИЕ, ПЕРЕДАЧА И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ ........ 26
ИНФОРМАЦИЯ. ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ ................................................. 29
КЛАСС УДАЛЕННЫХ АТАК НА КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ................................................................................ 31
КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ ВИРУСОВ .............................................................................................. 31
КЛАССИФИКАЦИЯ СОВРЕМЕННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ......................................................... 32
КЛАССИФИКАЦИЯ ЯЗЫКОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ВЫСОКОГО УРОВНЯ ........................................... 33
КОММУНИКАЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ........................................................................................................... 34
КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА ...................................................................................................................................... 35
КОМПЬЮТЕРНЫЕ ВИРУСЫ ........................................................................................................................................ 36
ЛИНЕЙНАЯ АЛГОРИТМИЧЕСКАЯ КОНСТРУКЦИЯ ........................................................................................... 37
ЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОЛУСУММАТОРА. СУММАТОР ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ ....................................... 39
ЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ТРИГГЕРА ............................................................................................................................. 40
ЛОГИЧЕСКОЕ СЛОЖЕНИЕ. ТАБЛИЦА ИСТИННОСТИ ..................................................................................... 41
ЛОГИЧЕСКОЕ УМНОЖЕНИЕ. ТАБЛИЦА ИСТИННОСТИ ................................................................................. 41
ЛОКАЛЬНЫЕ И ГЛОБАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ. АДРЕСАЦИЯ В СЕТЯХ ................................. 42
МАГИСТРАЛЬНО-МОДУЛЬНЫЙ ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ КОМПЬЮТЕРА .......................................... 45
МАССИВЫ. ТИПЫ МАССИВОВ .................................................................................................................................. 46
МОДЕЛИ ОБЪЕКТОВ И ПРОЦЕССОВ ....................................................................................................................... 46
НАЗНАЧЕНИЕ И СОСТАВ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ КОМПЬЮТЕРА. ЗАГРУЗКА КОМПЬЮТЕРА
................................................................................................................................................................................................ 48
ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ................................................................................... 49
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЯ «ИНФОРМАЦИЯ». МЕТОДЫ ОЦЕНКИ КОЛИЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ .. 49
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЯ «СИСТЕМА». ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМ .................................... 50
Классификация систем. Свойства систем ...............................................................................................51
ОСНОВНЫЕ ПРОТОКОЛЫ СЕТИ ИНТЕРНЕТ........................................................................................................ 51
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ИНСТАЛЛЯЦИИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ .............................................. 52
ОСНОВЫ АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ ............................................................................. 53
ОСНОВЫ ЯЗЫКА РАЗМЕТКИ ГИПЕРТЕКСТА (HTML) ....................................................................................... 55
ПАМЯТЬ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА (ПК) .............................................................................................. 56
ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ В ИНТЕРНЕТЕ. СИСТЕМА АДРЕСАЦИИ В ИНТЕРНЕТЕ ............................. 57
ПЕРЕМЕННАЯ В ПРОГРАММИРОВАНИИ ............................................................................................................... 57
2
ПОЗИЦИОННЫЕ И НЕПОЗИЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ ................................................................ 59
ПОНЯТИЕ АЛГОРИТМА. СВОЙСТВА АЛГОРИТМА. ИСПОЛНИТЕЛИ АЛГОРИТМОВ ........................... 61
ПОНЯТИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ. ЛОКАЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ. ТОПОЛОГИЯ
СЕТИ. СРЕДА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ .......................................................................................................................... 63
ПОНЯТИЕ МОДЕЛИ. МАТЕРИАЛЬНЫЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ .............................................. 65
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА РАЗРАБОТКУ МУЛЬТИМЕДИЙНОЙ ПРЕЗЕНТАЦИИ НА
СВОБОДНУЮ ТЕМУ ..................................................................................................................................................... 67
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА РЕШЕНИЕ ПРОСТЕЙШЕЙ ОПТИМИЗАЦИОННОЙ ЗАДАЧИ В СРЕДЕ
ЭЛЕКТРОННЫХ ТАБЛИЦ ............................................................................................................................................. 69
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА СОЗДАНИЕ, РЕДАКТИРОВАНИЕ, ФОРМАТИРОВАНИЕ, СОХРАНЕНИЕ
И РАСПЕЧАТКУ ТАБЛИЦЫ В СРЕДЕ ТЕКСТОВОГО РЕДАКТОРА ................................................................. 70
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА СОЗДАНИЕ, РЕДАКТИРОВАНИЕ, ФОРМАТИРОВАНИЕ, СОХРАНЕНИЕ
И РАСПЕЧАТКУ ТЕКСТОВОГО ДОКУМЕНТА В СРЕДЕ ТЕКСТОВОГО РЕДАКТОРА ............................... 70
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА УПОРЯДОЧЕНИЕ ДАННЫХ В СРЕДЕ ЭЛЕКТРОННЫХ ТАБЛИЦ ИЛИ В
СРЕДЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ ........................................................................................ 71
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ДАННЫХ В ПАМЯТИ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА........................................... 72
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ. ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ФОРМАЛЬНЫЕ ЯЗЫКИ. ДВОИЧНОЕ
КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ ................................................................................................................................. 74
ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ................................................................................................. 75
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРА (СИСТЕМНОЕ И ПРИКЛАДНОЕ) ............................ 76
ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ТЕКСТОВОЙ ИНФОРМАЦИИ ................. 76
ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ЧИСЛОВОЙ ИНФОРМАЦИИ .................. 79
ПРОГРАММЫ-АРХИВАТОРЫ И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ ............................................................................................. 81
РАСТРОВАЯ ГРАФИКА .................................................................................................................................................. 82
РЕЖИМЫ И МЕТОДЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ............................................................................................. 83
СЕТЕВЫЕ АРХИТЕКТУРЫ ЛОКАЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ ..................................................... 84
СЕТЕВЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ................................................................................................................ 84
Семейство операционных систем Unix......................................................................................................85
Операционная система LINUX ....................................................................................................................86
Семейство сетевых операционных систем фирмы «NOVELL» ............................................................86
Семейство сетевых операционных систем корпорации «MICROSOFT».............................................87
СИСТЕМА КОДИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ .......................................................................................................... 88
Кодирование текстовой информации ........................................................................................................88
Кодирование графической информации......................................................................................................89
Кодирование звуковой информации .............................................................................................................89
СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭВМ ......................................................................................... 90
СИСТЕМЫ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА ................................................................................................... 90
СИСТЕМЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ .......................................................................................................................... 91
СТАНДАРТНЫЕ ПРОТОКОЛЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО СЕТИ ..................................................................... 92
СТРУКТУРА СОВРЕМЕННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ....................................................................... 93
ТЕХНОЛОГИЯ ХРАНЕНИЯ, ПОИСКА И СОРТИРОВКИ ДАННЫХ .................................................................. 94
ТЕХНОЛОГИЯ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ ........................................... 95
ТЕХНОЛОГИЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ С ПОМОЩЬЮ КОМПЬЮТЕРА ................................................................. 97
УПРАВЛЕНИЕ КАК ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС. ЗАМКНУТЫЕ И РАЗОМКНУТЫЕ СИСТЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯ, НАЗНАЧЕНИЕ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ............................................................................................... 99
УСТРОЙСТВА ПАМЯТИ КОМПЬЮТЕРА. НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ ..................................................... 100
ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА. ПАПКИ И ФАЙЛЫ. ИМЯ, ТИП, ПУТЬ ДОСТУПА К ФАЙЛУ ............................. 102
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА КОМПЬЮТЕРА (ОСНОВНЫЕ УСТРОЙСТВА, ИХ ФУНКЦИИ И
ВЗАИМОСВЯЗЬ). ХАРАКТЕРИСТИКИ СОВРЕМЕННЫХ ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ. ........... 104
ЭЛЕКТРОННАЯ КОММЕРЦИЯ .................................................................................................................................. 106
Общая схема Интернет-магазина ............................................................................................................107
ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ............................................................................. 107
ЭТИЧЕСКИЕ И ПРАВОВЫЕ АСПЕКТЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ. ПРАВОВАЯ ОХРАНА
ПРОГРАММ И ДАННЫХ .............................................................................................................................................. 108
WORLD WIDE WEB ........................................................................................................................................................ 109
3
АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ РАБОЧЕЕ МЕСТО. КЛАССИФИКАЦИИ
АРМ
Автоматизированным рабочим местом (АРМ) называется автоматизированное рабочее место системы
управления, оборудованное определенными средствами, обеспечивающими участие человека в реализации
автоматизированных функций информационной системы, в том числе экономической информационной
системы. АРМ можно определить как открытую архитектуру ПЭВМ, функционально, физически и
эргономически настраивающуюся на конкретного пользователя или группу пользователей.
АРМ характеризуется следующими чертами:
1) доступностью конкретному пользователю различных программных, технических, информационных
и других средств;
2) возможностью создания и совершенствования проектов автоматизированной обработки данных в
конкретной сфере деятельности;
3) осуществлением обработки данных самим пользователем;
4) диалоговым режимом взаимодействия пользователя с ЭВМ в процессе проектирования и решения
задач.
Множество АРМ может быть классифицировано на основе следующих общих признаков:
1) типа используемой ЭВМ (микро-, мини-, макро-ЭВМ);
2) функциональной сферы использования (научная деятельность, проектирование, производственнотехнологические процессы, организационное управление);
3) режима эксплуатации (индивидуальный, групповой, сетевой);
4) квалификации пользователей (профессиональные и непрофессиональные).
Выделяют, три класса типовых АРМ:
1) АРМ руководителя;
2) АРМ специалиста;
3) АРМ технического и вспомогательного персонала.
При разработке АРМ необходимо учитывать состав функциональных задач и видов работ.
Разрабатываемое программное обеспечение АРМ должно обладать свойствами гибкости, адаптивности,
модифицируемости и настраиваемое на решение конкретных задач.
В зависимости от области применения АРМ должно быть укомплектовано следующими
необходимыми программно-инструментальными средствами:
1) операционными системами;
2) трансляторами (интерпретаторами) с различных алгоритмических языков и языков пользователей;
3) средствами проектирования и обработки данных (редакторами текстовой, графической
информации, СУБД, табличными процессорами, генераторами выходных форм);
4) собственно пользовательскими программами (обрабатывающими, обучающими, СУБД, знаний и
др.).
Комплектация АРМ специализированными техническими и программными средствами, а также
вышеперечисленными элементами зависит от назначения и состава решаемых задач. При решении
экономических задач на основе АРМ осуществляются поиск необходимой информации в информационной
базе, последующая ее обработка по заданным расчетным алгоритмам и выдача результатов на экран или
печать.
АЛГОРИТМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА «ВЕТВЛЕНИЕ»
На протяжении всей жизни люди вынуждены принимать решения. В некоторых ситуациях от
выбранного решения зависит дальнейшая судьба человека.
Логику любого принятия решения можно описать тремя ключевыми словами:
ЕСЛИ <условие> ТО <действия 1> ИНАЧЕ <действия 2> — полная форма.
Иногда <действия 2> могут отсутствовать:
ЕСЛИ <условие> ТО <действия 1> — неполная форма.
Примеры:
ЕСЛИ хочешь быть здоров, ТО закаляйся, ИНАЧЕ валяйся весь день на диване
ЕСЛИ низко ласточки летают, ТО будет дождь, ИНАЧЕ дождя не будет
ЕСЛИ уроки выучены, ТО иди гулять, ИНАЧЕ учи уроки
ЕСЛИ назвался груздем, ТО полезай в кузов
Форма организации действий, при которой в зависимости от выполнения некоторого условия
4
совершается одна или другая последовательность (серия) действий, называется ветвлением. Возможные
при этом последовательности действий называются ветвями. Для обозначения ветвлений на блок-схемах
используются ромбы, называемые блоками проверки условия. Ниже приведены схемы полного и неполного
ветвлений:
В качестве условий, по которым разветвляется алгоритм, могут использоваться операции сравнения
между величинами:
А < В (А меньше В):
А <= В (А меньше или равно В):
А = В (А равно В);
А > В (А больше В);
А >= В (А больше или равно Б);
А <> В или А >< В (А не равно В).
Здесь приведено написание знаков сравнения, применяемое в языках программирования.
Буквы А и В можно заменять на любые другие переменные, числа и арифметические выражения.
Приведенные выше операции сравнения (отношения) допускаются и для символьных переменных.
Условие, состоящее из одной операции сравнения, называется простым. В качестве условий при
организации ветвления можно использовать и так называемые составные условия. Составные условия
получаются из простых с помощью связок И (AND), ИЛИ (OR), HE (NOT). Служебное слово И означает
одновременное выполнение всех условий (и овцы целы, и волки сыты), ИЛИ — выполнение хотя бы
одного условия, а НЕ означает отрицание условия, записанного за словом НЕ.
Пример 1. Алгоритм с неполным ветвлением.
В качестве примера алгоритма с неполным ветвлением рассмотрим программу-модель пожарного
датчика в помещении, которая выводит сообщение «Опасная ситуация», если температура превысит 45
градусов. Значение температуры вводится с клавиатуры.
REM пожарный датчик
INPUT "Введите значение температуры Т ="; Т
IF T > 45 THEN PRINT "Опасная ситуация!"
END
Пример 2. Алгоритм с полным ветвлением.
Рассмотрим алгоритм определения принадлежности точки X отрезку [А; В]. Если точка X
принадлежит данному отрезку, то должен выводиться ответ «ДА», в противном случае — «НЕТ».
5
Существует достаточно большое количество ситуаций, в которых приходится выбирать не из двух, а
из трех и более вариантов. Есть разные способы построения таких алгоритмов. Один из них — составить
комбинацию из нескольких ветвлений.
АЛГОРИТМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА «ЦИКЛ»
В своей жизненной практике человек постоянно встречается с ситуациями, для решения которых
требуется многократно повторять одни и те же действия, пока соблюдается некоторое заранее установленное
условие (либо до тех пор, пока некоторое условие не начнёт соблюдаться).
Рассмотрим несколько примеров.
Предположим, нам необходимо письменно перевести английский текст на русский язык.
Возможный алгоритм действий:
1. Прочесть предложение.
2. Перевести это предложение на русский язык.
3. Записать перевод в тетрадь.
4. Если в тексте остались предложения, не переведенные
на русский язык, то перейти к шагу 1, в противном
случае завершить работу.
А вот пример из математики. Число, кратное только самому себе и 1, называется простым. 1, 2, 3, 5,
7 — простые числа; 4,6,8 — нет. В III веке до нашей эры греческий математик Эратосфен предложил
алгоритм для нахождения всех простых чисел, меньших заданного п:
1. Выписать все натуральные числа от 1 до п.
2. Вычеркнуть 1.
3. Подчеркнуть наименьшее из неотмеченных чисел.
4. Вычеркнуть все числа, кратные подчеркнутому на предыдущем шаге.
5. Если в списке имеются неотмеченные числа, то перейти к шагу 3, в противном случае все
подчеркнутые числа — простые.
При выполнении этого алгоритма повторение шагов 3-5 происходит до тех пор, пока в исходном
списке остаются неотмеченные числа.
Циклом называется такая форма организации действий в алгоритме, при которой выполнение одной и
той же последовательности команд повторяется некоторое количество раз в зависимости от выполнения
заданного условия.
Циклический алгоритм — это алгоритм, содержащий циклы.
Ситуация, при которой выполнение цикла никогда не заканчивается, называется зацикливанием.
Следует разрабатывать алгоритмы, не допускающие таких ситуаций. Для правильной организации цикла
необходимо выполнять следующие требования:
1) перед началом цикла задавать начальные значения параметров — переменных, используемых в
логическом выражении, отвечающем за продолжение или завершение цикла;
2) внутри цикла изменять переменные, влияющие на смену (на противоположное) значения логического
выражения, за счет которого продолжается цикл, — для того, чтобы цикл в некоторый момент
завершился;
3) проверять условие продолжения или окончания цикла (вычислять логическое выражение);
4) выполнять операторы внутри цикла (тело цикла);
5) управлять циклом — переходить к его началу, если он незакончен, или выходить из цикла в
противном случае.
Команда исполнителю многократно повторить указанную последовательность действий (тело
цикла) называется командой повторения. Команда повторения (цикла) изображается не отдельным
блоком, а целой структурой.
Различают циклы с известным числом повторений (цикл с параметром) и итерационные (с пред- и
постусловием).
Рассмотрим, как выполняется каждый из этих циклов.
1.1. Проверяется условие (вычисляется значение
логического выражения).
1.2. Если значение логического выражения —
«истина» (да), осуществляется переход к
следующему пункту, иначе к п. 1.5.
6
1.3. Выполняется тело цикла.
1.4. Осуществляется переход к п. 1.1.
1.5. Конец цикла.
2.1. Выполняется тело цикла.
2.2. Проверяется условие (вычисляется значение
логического выражения).
2.3. Если значение логического выражения —
«ложь»
(нет), осуществляется переход к п. 2.1, иначе к
следующему пункту.
2.4. Конец цикла.
3.1. Вычисляются значения выражений,
определяющих начальное и конечное
значения параметра цикла.
3.2. Параметру цикла присваивается начальное
значение.
3.3. Параметр цикла сравнивается с конечным
значением.
3.4. Если при положительном шаге параметр
цикла превосходит конечное значение
(при отрицательном шаге параметр цикла меньше конечного значения), то осуществляется
переход к п. 3.8, иначе к следующему пункту.
3.5. Выполняется тело цикла.
3.6. Параметр цикла автоматически изменяется на величину шага.
3.7. Осуществляется переход к п.3.3.
3.8. Конец цикла.
Если начальное и конечное значения параметра цикла являются целыми величинами, а шаг цикла
равен 1, то цикл называется циклом со счетчиком.
БАЗОВАЯ СИСТЕМА ВВОДА-ВЫВОДА (BIOS). ПОНЯТИЕ CMOS
RAM
Базовая система ввода-вывода (Basic Input Output System), или сокращенно BIOS,—это, с одной
стороны, составная часть аппаратных средств, с другой — один из программных модулей операционной
системы. Возникновение данного названия связано с тем, что BIOS включает в себя набор программ вводавывода. С помощью этих программ операционная система и прикладные программы могут
взаимодействовать как с различными устройствами самого компьютера, так и с периферийными
устройствами. Как составная часть аппаратных средств система BIOS в ПК реализована в виде одной
микросхемы, установленной на материнской плате компьютера. Большинство современных
видеоадаптеров и контроллеров-накопителей имеют собственную систему BIOS, которая дополняет
системную BIOS. Одним из разработчиков BIOS является фирма «IBM», создавшая NetBIOS. Данный
программный продукт не подлежит копированию, поэтому другие производители компьютеров были
вынуждены использовать микросхемы BIOS независимых фирм. Конкретные версии BIOS связаны с
набором микросхем (или чипсетом), находящихся на системной плате. Как программный модуль
операционной системы система BIOS включает в себя программу тестирования при включении питания
компьютера POST (Power-On-Self-Test — самотестирование при включении питания компьютера). При
запуске этой программы тестируются основные компоненты компьютера (процессор, память и др.).
Если при включении питания компьютера возникают проблемы (т.е. BIOS не может выполнить
начальный тест), то извещение об ошибке будет выглядеть как последовательность звуковых сигналов.
CMOS RAM — это «неизменяемая» память, в которой хранится информация о конфигурации компьютера
(количестве памяти, типах накопителей и др.). Именно в этой информации нуждаются программные
модули системы BIOS. Данная память выполнена на основе определенного типа CMOS-структур (CMOS —
7
Complementary Metal Oxide Semiconductor), которые характеризуются малым энергопотреблением. CMOSпамять энергонезависима, потому что питается от аккумулятора, расположенного на системной плате, или
батареи гальванических элементов, смонтированной на корпусе системного блока. Изменение установок в
CMOS осуществляется через программу SETUP. Чаще всего SETUP может быть вызвана нажатием
специальной комбинации клавиш (DEL, ESC, CTRL-ESC, или CRTL-ALT-ESC) во время начальной
загрузки (некоторые BIOS позволяют запускать SETUP в любое время нажатием CTRL-ALT-ESC). В AMI
BIOS чаще всего это осуществляется нажатием клавиши DEL (и удержанием ее) после нажатия кнопки
RESET или включения ЭВМ.
БАЗЫ ДАННЫХ. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ
Понятие «данные» можно определить как диалектическую составную часть информации в виде
зарегистрированных сигналов. Физический метод регистрации данных может быть любым (механическое
перемещение физических тел, изменение их формы или параметров качества поверхности, изменение
электрических, магнитных, оптических характеристик, химического состава или характера химических
связей, изменение состояние электронной системы и т.д.).
Первоначально при создании баз данных использовались следующие типы данных:
1) числовые данные (например, 43; 0,27; 2Е-7);
2) символьные или алфавитно-цифровые данные (например, «крыша», «лампочка»);
3) даты, задаваемые с помощью специального типа «Дата» или как обычные символьные данные
(например, 12.02.2005, 12/02/2005).
Позже появились другие типы данных, например:
1) временные и дата-временные данные, предназначенные для хранения информации о времени и/или
дате (например, 5.02.2005, 7:27:04, 23.02.2005 16:00);
2) символьные данные переменной длины, используемые для хранения текстовой информации
большой длины;
3) двоичные данные, предназначенные для хранения графических объектов, аудио- и
видеоинформации, пространственной, хронологической и другой специальной информации;
4) гиперссылки, используемые для хранения ссылок на различные ресурсы, находящиеся вне базы
данных.
Базы данных являются основной формой организации хранения данных в информационных системах.
Информация в базе данных определенным образом структурирована, т.е. ее можно описать моделью
представления данных (моделью данных), поддерживаемой СУБД.
База данных (БД) — это совокупность определенным образом взаимосвязанных данных, которые
хранятся в памяти ЭВМ, что позволяет отображать структуру объектов и их связей в изучаемой
предметной области.
Система управления базами данных (СУБД) — это комплекс символьных и программных средств,
предназначенных для создания, ведения и организации совместного доступа к базам данных множества
пользователей. Первыми СУБД были системы IMS фирмы «IBM» (1968 г.) и ADABAS фирмы «Software
AG» (1969 г.). На сегодняшний день разработано огромное количество различных систем управления
базами данных (несколько тысяч), и их число продолжает расти.
Основные функции СУБД (функции высшего уровня) — хранение, изменение и обработка
информации, а также разработка и получение различных выходных документов.
Функции СУБД более низкого уровня:
1) управление данными во внешней памяти;
2) управление буферами оперативной памяти;
3) управление транзакциями;
4) ведение журнала изменений в БД;
5) обеспечение целостности и безопасности БД.
Иерархическая, сетевая и реляционная модели представления
данных
Информация в базе данных определенным образом структурирована, т.е. ее можно описать моделью
представления данных (моделью данных), поддерживаемой СУБД. Классические модели представления
данных: иерархическая, сетевая, реляционная. При использовании иерархической модели представления
данных связи между данными можно описать с помощью упорядоченного графа (или дерева).
При программировании для описания структуры иерархической базы данных используется тип
8
данных «дерево».
Основные достоинства иерархической модели данных:
1) эффективное использование памяти ЭВМ;
2) скорость выполнения основных операций над данными;
3) удобство работы с иерархически упорядоченной информацией.
Недостатки иерархической модели представления данных:
1) громоздкость данной модели для обработки информации с достаточно сложными логическими
связями;
2) трудность в понимании ее функционирования обычным пользователем.
Достаточно небольшое количество СУБД построено на иерархической модели данных. Сетевую
модель представления данных можно рассматривать как развитие и обобщение иерархической модели
данных, позволяющее отображать разнообразные взаимосвязи данных в виде произвольного графа.
Достоинства сетевой модели представления данных:
1) эффективность в использовании памяти ЭВМ;
2) высокая скорость выполнения основных операций над данными;
3) сетевая модель обладает большими возможностями в смысле возможности образования
произвольных связей.
Недостатки сетевой модели представления данных;
1) высокая сложность и жесткость схемы БД, построенной на ее основе;
2) трудность для понимания и выполнения обработки информации в БД непрофессиональным
пользователем. СУБД, построенные на основе сетевой модели, также не получили широкого
распространения на практике.
Реляционную модель представления данных разработал сотрудник фирмы «IBM» Э. Кодд. В основе
данной модели лежит понятие отношения (relation). Простейшим примером отношения является двумерная
таблица.
Достоинства реляционной модели представления данных заключаются в понятности, простоте и
удобстве практической реализации реляционных БД на ЭВМ.
Недостатки реляционной модели представления данных:
1) отсутствие стандартных средств идентификации отдельных записей;
2) сложность описания иерархических и сетевых связей.
Большинство СУБД, используемых как профессиональными, так и непрофессиональными
пользователями, построены на основе реляционной модели данных (Visual FoxPro и Access фирмы
«Microsoft», Oracle фирмы «Oracle» и др.).
Классификации систем управления базами данных
В связи с тем что под определение СУБД может попасть любой программный продукт, способный
поддерживать процессы проектирования, администрирования и использования БД, была разработана
классификация СУБД по видам программ:
1) полнофункциональные СУБД — наиболее многочисленные и мощные по своим возможностям
программы. К распространенным полнофункциональным СУБД относятся Microsoft Access, Microsoft
FoxPro, Clarion Database Developer и др.;
2) серверы баз данных. Используются для организации центров обработки данных в сетях ЭВМ,
например программы MicrosoftSQL Server, NetWare SQL фирмы «Novell»;
3) клиенты баз данных. Включают в себя раз личные программы (полнофункциональные СУБД,
электронные таблицы, текстовые процессоры и т.д.). Можно обеспечить большую производительность
вычислительной сети, если клиентская и серверная части базы данных будут произведены одной фирмой,
однако данное условие не является обязательным;
4) средства разработки программ работы с базами данных применяются для разработки таких
программных продуктов, как клиентские программы, серверы БД и их отдельные приложения, а также
пользовательские приложения. Средствами разработки пользовательских приложений являются системы
программирования, библиотеки программ для различных языков программирования, пакеты автоматизации
разработок. Наиболее распространенными средствами разработки пользовательских приложений являются
инструментальные средства Delphi фирмы «Borland», Visual Basic фирмы «Microsoft». СУБД по характеру
использования подразделяются на персональные и многопользовательские. Чаще всего информационные
системы построены на основе архитектуры клиент-сервер. В состав этой архитектуры входят
вычислительная сеть и распределенная база данных. Распределенная база данных включает в себя
многопользовательскую базу данных, находящуюся на компьютере-сервере, и персональные базы данных,
находящиеся на рабочих станциях. Сервер базы данных обеспечивает выполнение основного объема
9
обработки данных. Персональные СУБД применяются при проектировании персональных БД и недорогих
приложений, работающих с ними. Помимо этого, персональные СУБД или разработанные с их помощью
приложения могут использоваться как клиентская часть многопользовательской СУБД. Персональными
СУБД являются системы Visual FoxPro, Paradox, Access. В составе многопользовательских СУБД выделяют
сервер БД и клиентскую часть. Многопользовательские СУБД (например, Oracle и Informix) могут работать
с различными типами ЭВМ и операционными системами различных фирм-производителей.
БАЗЫ ДАННЫХ В ИНТЕРНЕТЕ
В основе публикации баз данных во всемирной сети Интернет лежит простое размещение информации
из баз данных на Web-страницах Сети.
Публикация баз данных в Интернете позволяет решить следующие задачи:
1) задачу организации взаимосвязи систем управления базами данных, работающих на различных
платформах;
2) задачу построения информационных систем в сети Интернет на основе многоуровневой
архитектуры БД;
3) задачу построения локальных интранет-сетей на основе технологии публикации баз данных в
Интернете;
4) задачу использования в Интернете информации из существующих локальных сетевых баз данных;
5) задачу применения баз данных для упорядочивания информации, представленной в Интернете;
6) задачу использования обозревателя Web в качестве доступной клиентской программы для доступа к
базам данных в Интернете.
Для публикации баз данных на Web-страницах применяются два основных способа формирования
Web-страниц:
1) статическая публикация Web-страниц, содержащих информацию из баз данных. Web-страницы
создаются и хранятся на Web-cepвере до поступления запроса пользователя на их получение (в виде файлов
на жестком диске в формате Web-документа). Этот способ применяется при публикации информации,
которая редко обновляется в базе данных. Основные достоинства такой организации публикации БД в
Интернете заключаются в ускорении доступа к Web-документам, содержащим информацию из БД, и
уменьшении нагрузки на сервер при обработке клиентских запросов; 2) динамическая публикация Webстраниц, содержащих информацию из БД. Web-страницы создаются при поступлении запроса пользователя
на сервер. Сервер передает запрос на генерацию таких страниц программе — расширению сервера, которая
формирует требуемый документ, и затем сервер отсылает готовые - Web-страницы обратно обозревателю.
Этот способ формирования Web-страниц применяется в том случае, если содержимое БД часто
обновляется, например в режиме реального времени. Таким способом публикуется информация из БД для
Интернет-магазинов и информационных систем. Динамические страницы формируются с помощью
различных средств и технологий, например ASP (Active Server Page — активная серверная страница), PHP
(Personal Home Page tools — средства персональных домашних страниц). Среди программных средств,
позволяющих получить информацию из Интернета, выделилась категория Web-приложений (Интернетприложений). Web-приложения — это набор Web-страниц, сценариев и других программных средств,
расположенных на одном или нескольких компьютерах и предназначенных для выполнения прикладной
задачи. Web-приложения, публикующие базы данных в Интернете, выделены в отдельный класс Webприложений.
ВЕКТОРНАЯ ГРАФИКА
В векторной графике изображения строятся из примитивов — прямых линий, дуг, окружностей,
эллипсов, прямоугольников, областей однотонного или изменяющегося цвета. Векторные примитивы
задаются с помощью описаний (команд). Одновременно с процессом рисования специальное программное
обеспечение формирует векторные команды, соответствующие объектам, из которых строится рисунок.
Другими словами, в памяти компьютера сохраняется не сам результат рисования (рисунок), а алгоритм его
получения.
Достоинства векторной графики:
небольшой объем графических файлов;
возможность произвольного масштабирования рисунков без потери их качества.
10
Недостатки векторной графики:
нельзя получить изображение фотографического качества;
возможны некоторые искажения при выводе на печать сложных рисунков.
Для построения векторных изображений обычно используют профессиональные графические пакеты,
такие как Corel Draw! и Adobe Illustrator. Неплохие возможности векторной графики имеются также в
текстовом процессоре Word 2000.
Задание.
Используя операции копирования, вставки, масштабирования, вращения, а также операции,
доступные в режиме изменения узлов, создайте в векторном графическом редакторе, встроенном в
Word 2000, изображение цветка с шестью разноцветными лепестками:
Рекомендации по выполнению задания:
1. Нарисуйте отрезок длиной 6 см. Перейдите в режим изменения узлов
нарисованного отрезка. На середине отрезка добавьте узел и переместите
его так, чтобы прилегающие к нему отрезки образовали острый угол.
Замкните линию, используя команду «Замкнуть кривую» из контекстного
меню фигуры. Используя команду «Формат автофигуры» из контекстного
меню фигуры, установите размеры: высота 5,1 см; ширина 6 см. На
середине основания треугольника добавьте узел и переместите его так,
чтобы прилегающие к нему отрезки образовали прямой угол.
2. Сделайте две копии лепестка с помощью команд копирования и вставки. Используя операции
вращения и перемещения, расположите второй и третий лепесток рядом с первым. Сгруппируйте
лепестки и скопируйте их.
3. Используйте операции отражения и перемещения для сборки всего цветка. Разгруппируйте все
лепестки и последовательно измените их цвет.
4. С помощью примитива «Эллипс» добавьте сердцевину цветка.
5. Сгруппируйте все элементы цветка в единый рисунок.
6. Сделайте несколько увеличенных и уменьшенных копий рисунка. Проследите за изменениями
качества изображения.
ВИЗУАЛЬНОЕ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ
ПРОГРАММИРОВАНИЕ
Графический интерфейс. Графический интерфейс необходим для реализации интерактивного
диалога пользователя с работающим приложением. Основой для создания графического интерфейса
разрабатываемого приложения является форма, которая представляет собой окно, на котором
размещаются управляющие элементы. Необходимо отметить, что графический интерфейс проекта может
включать в себя несколько форм.
Форма — это объект, представляющий собой окно на экране, в котором размещаются управляющие
элементы.
Визуальное конструирование графического интерфейса приложения состоит в том, что на форму с
помощью мыши помещаются и «рисуются» те или иные управляющие элементы.
Классы управляющих элементов (Controls) имеют различное назначение в графическом интерфейсе
приложения. Текстовые поля (TextBox), метки (Label) и списки (ListBox) обычно используются для ввода и
вывода данных, графические окна (PictureBox) — для вывода графики, командные кнопки
(CommandButton), переключатели (CheckBox) и флажки (OptionsButton) для организации диалога и так
далее.
На форму может быть помещено несколько экземпляров одного класса управляющих элементов,
например, несколько кнопок Commandl, Command2, Command3 и так далее, каждая из которых обладает
индивидуальными значениями свойств (надпись, размеры и др.).
Управляющие элементы — это объекты, являющиеся элементами графического интерфейса
приложения, и реагирующие на события, производимые пользователем или другими программными
объектами.
Форма и управляющие элементы обладают определенными наборами свойств, методов и событий:
11
ВОЗНИКНОВЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ И КОМПЬЮТЕРНЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ
История создания человечеством различных приспособлений для облегчения вычислений насчитывает
уже несколько столетий. В ходе развития компьютеров и компьютерных технологий можно выделить
несколько значительных событий, определивших в свое время основные направления их дальнейшего
развития:
1) 1640-е гг. — изобретение Б. Паскалем механического устройства, с помощью которого можно было
складывать числа;
2) конец XVIII в. — создание Г. В. Лейбницем механического устройства, позволяющего не только
складывать, но и умножать числа. 1946 г. считается годом изобретения первых универсальных
электронных вычислительных машин (ЭВМ). В этом году американскими учеными Дж. Фон Нейманом, Г.
Голдстайном и А. Бернсом была опубликована статья, в которой излагались основополагающие принципы
создания универсальной ЭВМ. Уже в конце 40-х гг. начали появляться первые опытные образцы подобных
машин, которые условно называются ЭВМ первого поколения. Эти ЭВМ были сконструированы на основе
электронных ламп, уступая по своей производительности даже современным калькуляторам.
В дальнейшем развитии ЭВМ выделяют следующие этапы:
1) второе поколение ЭВМ, связанное с изобретением транзисторов;
2) третье поколение ЭВМ, связанное с изобретением интегральных схем;
3) четвертое поколение ЭВМ, связанное с появлением микропроцессоров в 1971 г. Первые
микропроцессоры были выпущены фирмой «Intel», что и стало толчком к разработке нового поколения
персональных ЭВМ. Дальнейший выпуск и повсеместное внедрение персональных компьютеров было
осуществлено фирмой «Apple Computer», начавшей в 1977 г. выпуск персональных компьютеров «Apple».
В связи с возникшим в обществе массовым интересом к персональным ЭВМ компания «IBM» (International
Business Machines Corporation) приступила к созданию нового проекта персонального компьютера. Фирма
«Microsoft» получила заказ на разработку программного обеспечения для этого компьютера. Проект был
завершен в августе 1981 г., и новый персональный компьютер получил название IBM PC. Разработанная
модель персональной ЭВМ произвела настоящую информационную революцию и очень быстро вытеснила
с рынка все прежние модели персональных компьютеров на последующие несколько лет. Компьютер IBM
PC положил начало выпуску стандартных IBM PC-совместимых компьютеров, составляющих большую
часть современного рынка персональных компьютеров. Помимо IBM PC-совместимых компьютеров,
существуют и другие разновидности ЭВМ, позволяющие решать задачи различной сложности во
всевозможных областях человеческой деятельности.
ВОЗНИКНОВЕНИЕ СЕТИ ИНТЕРНЕТ
В 1962 г. Д. Ликлайдером была опубликована серия заметок, в которых обсуждалась концепция
«Галактической сети» («Galactic Network»). Суть данной концепции заключалась в том, что в недалеком
12
будущем будет создана глобальная сеть взаимосвязанных компьютеров, с помощью которой каждый
сможет быстро получать доступ к данным и программам, расположенным на любом компьютере. Можно
сказать, что эта идея положила начало развитию сети Интернет. В1962 г. Ликлайдер стал первым
руководителем исследовательского компьютерного проекта экспериментальной сети передачи пакетов в
Управлении перспективных исследований и разработок Министерства обороны США (Defense Advanced
Research Projects Agency, DARPA). В 1966 г. Л. Роберте начал работать в DARPA над концепцией
компьютерной сети, и вскоре появился план ARPANET. Тогда же были разработаны основные протоколы
передачи данных в сети — TCP/IP. Много государственных и частных организаций захотели использовать
сеть ARPANET с целью ежедневной передачи данных, поэтому в 1975 г. ARPANET превратилась из
экспериментальной в рабочую сеть. В 1983 г. был разработан и официально внедрен первый стандарт для
протоколов TCP/IP, вошедший в Military Standards (MILSTD). Для облегчения перехода на новые
стандарты DARPA обратилась с предложением к руководителям фирмы «Berkley Software Design» о
внедрении протоколов TCP/IP в Berkeley (BSD) UNIX. Вскоре протокол TCP/IP был переработан в
обычный (общедоступный) стандарт, и термин Internet вошел во всеобщее употребление. В 1983 г. из
ARPANET выделилась MILNET, которая стала относиться к Defense Data Network (DDN) министерства
обороны США. С этого момента термин Internet стали использовать для обозначения единой сети: MILNET
плюс ARPANET. В 1991 г. сеть ARPANET прекратила свое существование. Однако сеть Internet
существует и развивается, ее размеры намного превышают первоначальные.
Историю сети Интернет можно условно разделить на несколько этапов:
1) 1945—1960 гг. Теоретические работы по интерактивному взаимодействию человека с машиной,
появление первых интерактивных устройств и вычислительных машин;
2) 1961 — 1970 гг. Разработка технических принципов коммутации пакетов, ввод в действие
ARPANET;
3) 1971—1980 гг. Расширение количества узлов ARPANET до нескольких десятков, проведение
специальных кабельных линий, соединяющих некоторые узлы, начало функционирования электронной
почты;
4) 1981—1990 гг. Принятие протокола TCP/ IP, разделение на ARPANET и MILNET, ввод системы
«доменных» имен — Domain Name System (DNS);
5) 1991—2005 гг. Новейшая история развития глобальной сети Internet.
Понятие Интернета. Управление Интернетом. Способы доступа в
Интернет
В качестве наиболее общего определения понятия «Интернет» можно привести следующее
определение, взятое из книги «Doctor Bob's Guide to Offline Internet Access» в переводе В. Д. Федорона:
«Internet — бурно разросшаяся совокупность компьютерных сетей, опутывающих земной шар,
связывающих правительственные, военные, образовательные и коммерческие институты, а также
отдельных граждан, с широким выбором компьютерных услуг, ресурсов, информации. Комплекс сетевых
соглашений и общедоступных инструментов Сети разработан с целью создания одной большой сети, в
которой компьютеры, соединенные воедино, взаимодействуют, имея множество различных программных и
аппаратных платформ». Интернет является организацией с полностью добровольным участием.
Интернет управляется сообществом представителей от пользователей сети, которое называется ISOC
(Internet Society). Основная цель ISOC заключается в развитии процесса глобального обмена информацией
через сеть Интернет. ISOC в свою очередь избирает комитет, члены которого отвечают за техническую
политику, поддержку и управление Интернетом. Данный комитет представляет собой группу
приглашенных добровольцев, называемую IAB (Совет по архитектуре Internet). В его составе выделяют две
группы специалистов, занимающихся непосредственно техническими разработками:
1) IRTF (Internet Research Task Force) — группа исследователей, занимающихся перспективами
развития семейства протоколов TCP/IP;
2) IETF (Internet Engineering Task Force) — оперативное инженерное подразделение Интернета. Данное
подразделение собирается заочно, по Сети, однако при обсуждении сложных проблем происходит очная
встреча.
За пользование услугами сети Интернет каждый пользователь платит индивидуально. Доступ
пользователей в сеть Интернет может быть осуществлен с помощью сеансового и постоянного
подключения.
При сеансовом подключении пользователь не подключен к Сети постоянно, он соединяется с ней
через телефонную линию лишь на короткое время. Оплата при этом производится за каждый час работы в
Интернете.
13
Выделяют три вида сеансового доступа:
1) коммутируемый доступ по телефонной линии (dial-up);
2) доступ через сеть GPRS;
3) асинхронное подключение через спутник.
При постоянном подключении компьютер все время подключен к каналу доступа в Интернет, а
пользователем оплачивается только трафик (объем принятых компьютером данных).
Выделяют следующие виды постоянного доступа:
1) асинхронный доступ по телефонной линии (ADSL);
2) синхронный доступ по выделенному каналу;
3) подключение через локальную сеть дома или района.
ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Географическими информационными системами (ГИС) называются информационные системы,
которые используются для сбора, хранения и обработки данных, определенным образом характеризующих
пространственное на- хождение объекта. На сегодняшний день существует очень много различных
областей применения географических информационных систем и их число постоянно увеличивается.
Однако в каждой из областей, где используются географические информационные системы, существуют
свои специфические особенности и своя специфическая терминология.
В начале своего возникновения геоинформационные технологии развивались в значительной степени
независимо в разных прикладных областях. Это стало одной из причин многочисленности различных
коммерческих пакетов программ для работы с ГИС. При этом функции геоинформационных пакетов
прикладных программ часто в значительной степени совпадают, однако используется различная
терминология для обозначения одинаковых или сходных функций и элементов моделей данных. Зачастую
терминология, используемая в конкретной прикладной области, проникает в терминологию пакета для
обозначения функций и понятий, относящихся к общей географической информатике, но в практике
применения данного пакета имеющих более узкое и специфическое назначение. Эти терминологические
проблемы затрудняют понимание и обсуждение многих вопросов, связанных с геоинформатикой, а также
сравнение и освоение пакетов прикладных программ.
Структура геоинформационных систем аналогична структуре других информационных систем. ГИС
представляют собой базы данных с записями, но эти записи не являются простым текстовым или
цифровым массивом. Входные данные привязаны к двумерным или трехмерным координатам, а выходные
данные — это разного рода таблицы, карты, схемы для решения проблем, связанных с территориальным
планированием и управлением. Построенные на основе геоинформатики географические информационные
системы нельзя определять в общем случае как информационные технологии и информационные системы
для географии (или геологии, геодезии). Их применение значительно шире, чем только в указанных
дисциплинах. Приставка «гео» означает использование «географического», т.е. пространственного
принципа организации информации.
Таким образом, ГИС — это технологии и системы, предназначенные для работы с пространственной
информацией. Поэтому географические информационные системы применяются практически во всех
областях человеческой деятельности. Полное перечисление сфер применения ГИС не проще, чем
перечисление сфер применения систем управления базами данных.
Области применения географических информационных систем
Географические информационные системы применяются практически во всех областях человеческой
деятельности.
Можно выделить следующие крупные области применения географических информационных систем:
1) управление земельными ресурсами, земельные кадастры;
2) инвентаризацию и учет объектов распределенной производственной инфраструктуры, управление
ими;
3) проектирование, инженерные изыскания и планирование в градостроительстве, архитектуре,
промышленном и транспортном строительстве;
4) тематическое картографирование практически в любых областях его применения;
5) морскую картографию и навигацию;
6) аэронавигационное картографирование и управление воздушным движением;
7) навигация и управление движением наземного транспорта;
14
8) дистанционное зондирование;
9) управление природными ресурсами (водными, лесными и т.д.);
10) представление и анализ рельефа местности;
11) моделирование процессов в природной среде, управление природоохранными мероприятиями;
12) мониторинг состояния окружающей среды. Реагирование на чрезвычайные и кризисные ситуации;
13) геологию, минерально-сырьевые ресурсы и горнодобывающую промышленность;
14) планирование и оперативное управление перевозками;
15) планирование развития транспортных и телекоммуникационных сетей;
16) маркетинг, анализ рынка, археологию;
17) комплексное управление и планирование развития территории, города;
18) безопасность, военное дело и разведку;
19) сельское хозяйство и др.
В области приложений ГИС можно выделить, несколько основных типов:
1) области применения, связанные с задачами учетно-инвентаризационного типа (например, задачи
земельного кадастра или управления распределенной производственной инфраструктурой большого
предприятия);
2) области применения, связанные с задачами управления и принятия решений;
3) области применения, связанные с моделированием и сложным анализом данных.
Первый тип областей применения ГИС имеет наибольшее значение, потому что на этот тип задач
приходится максимальное число реализованных и находящихся в режиме эксплуатации систем, в т.ч.
крупнейших по числу пользователей и объемам собранных данных. ГИС как информационно-справочные
системы начинают широко применяться в обучении. ГИС также используются как средства поддержки
принятия решений вне зависимости от сложности аналитических процедур и формирующихся запросов.
Достигаемая при этом эффективность, даже с использованием минимальных средств, доступных
геоинформатике, зачастую очень высока за счет высокой наглядности картографической визуализации
информации и удобства доступа к информации.
ГИПЕРТЕКСТ. ТЕХНОЛОГИЯ WWW
Гипертекст. Для отображения в «плоском» тексте смысловых связей между основными разделами или
понятиями
можно использовать гипертекст. Гипертекст позволяет структурировать документ путем выделения в
нем слов-ссылок (гиперссылок). При активизации гиперссылки (например, с помощью щелчка мышью)
происходит переход на фрагмент текста, заданный в ссылке.
Гиперссылка состоит из двух частей: указателя ссылки и адресной части ссылки. Указатель ссылки —
это объект (фрагмент текста или рисунок), который визуально выделяется в документе (обычно синим
цветом и подчеркиванием). Адресная часть гиперссылки представляет собой название закладки в
документе, на который указывает ссылка. Закладка — это элемент документа, которому присвоено уникальное имя.
В качестве указателей ссылок и закладок могут использоваться не только фрагменты текста, но и
графические изображения, поэтому такие структуры иногда называют гипермедиа.
Всемирная паутина. Всемирная паутина — это вольный перевод английского словосочетания World
Wide Web, которое часто обозначается как WWW или Web. Бурное развитие сети Интернет, которое
происходило на протяжении 90-х годов, в первую очередь обусловлено появлением новой технологии
WWW.
Технология WWW позволяет создавать гиперссылки, которые реализуют переходы не только внутри
исходного документа, но и на любой другой документ, находящийся на данном компьютере и, что самое
главное, на любой документ любого компьютера, подключенного в данный момент к Интернету.
Серверы Интернета, реализующие WWW технологию, называются Web-серверами, а документы,
реализованные по технологии WWW, называются Web-страницами. Таким образом, Всемирная паутина —
это десятки миллионов Web-серверов Интернета, содержащих Web-страницы, в которых используется
технология гипертекста.
Создание Web-страниц осуществляется с помощью языка разметки гипертекста (Hyper Text Markup
Language — HTML).
Web-страницы могут быть мультимедийными, то есть содержать ссылки на различные
мультимедийные объекты: графические изображения, анимацию, звук и видео.
Интерактивные Web-страницы содержат формы, которые может заполнять посетитель.
15
Динамический HTML использует объектную модель документа, то есть рассматривает документ как
совокупность объектов, свойства которых можно изменять. Это позволяет создавать динамические Webстраницы, то есть страницы, которые могут меняться уже после загрузки в браузер. Например, текст может
менять цвет, когда к нему подводится курсор, заголовок — перемещаться и так далее.
Тематически связанные Web-страницы обычно бывают представлены в форме Web-сайта, то есть
целостной системы документов, связанных между собой в единое целое с помощью гиперссылок.
Универсальный указатель ресурсов. Найти Web-страницу в Интернете можно с помощью
универсального указателя ресурсов (адреса Web-страницы). Универсальный указатель ресурсов (URL —
Universal Resource Locator) включает в себя протокол доступа к документу, доменное имя или IP-адрес
сервера, на котором находится документ, а также путь к файлу и собственно имя файла:
protocol://domain_name/path/file_name
Протокол доступа к документу определяет способ передачи информации. Для доступа к Webстраницам используется протокол передачи гипертекста HTTP (Hyper Text Transfer Protocol). При записи
протокола после его имени следует двоеточие и два прямых слеша: http://
Запишем URL-адрес титульной страницы Web-сайта «Информатика и информационные технологии».
Страница расположена на сервере schools.keldysh.ru, в каталоге info2000 в файле index.htm. Следовательно,
универсальный указатель ресурсов принимает вид
http://schools.keldysh.ru/info2000/index.htm и состоит из трех частей:
http:// — протокол доступа;
schools.keldysh.ru — доменное имя сервера;
/info2000/index.htm — путь к файлу и имя файла Web-страницы.
ГЛОБАЛЬНАЯ СЕТЬ ИНТЕРНЕТ И ЕЁ ИНФОРМАЦИОННЫЕ
СЕРВИСЫ ПОИСК ИНФОРМАЦИИ.
Компьютерная сеть — множества компьютеров, соединенных линиями передачи информации.
Глобальная сеть — это система связанных между собой узловых компьютеров и компьютеров отдельных
пользователей, расположенных в разных странах и на разных континентах. Интернет — всемирная
глобальная компьютерная сеть. Она объединяет в себе тысячи локальных, отраслевых, региональных
компьютерных сетей и десятки миллионов компьютеров отдельных пользователей со всего мира. Интернет
предлагает практически неограниченные информационные ресурсы, полезные сведения, учёбу, развлечения,
возможность общения с компетентными людьми и многое другое.
Основу Интернета составляют более 70 000 000 серверов, постоянно подключенных к сети, из
которых в России насчитывается более 200 000. Надежность функционирования глобальной сети
обеспечивается избыточностью линий связи: как правило, каждый сервер имеют более двух линий связи,
соединяющих его с Интернетом.
Различные локальные и корпоративные сети имеют, по крайней мере, один компьютер (сервер
Интернета), имеющий постоянное подключение к Интернету с помощью линии связи высокой пропускной
способности (оптоволоконные или спутниковые линии с пропускной способностью от 1 до 10 Гбит/с).
К серверам Интернета через локальные сети или коммутируемые телефонные линии могут
подключаться сотни миллионов пользователей Интернета.
Глобальная сеть Интернет привлекает пользователей своими информационными ресурсами и
сервисами (услугами), к которым относятся:
• удаленный доступ (telnet);
• обмен файлами между компьютерами (протокол FTP);
• электронные доски объявлений (BBS);
• электронная почта (e-mail);
• телеконференции или группы новостей (NewsGroup);
• параллельные беседы в Интернете (Internet Relay Chat);
• поисковые системы Всемирной паутины (WWW).
Удалённым доступом называется соединение компьютера некоторого пользователя с другим
компьютером в сети и работа на нём, как на своём собственном. Расстояние до удалённого компьютера не
имеет принципиального значения: он может находиться в том же здании, или на противоположной стороне
земного шара. При удалённом доступе можно просматривать каталоги и файлы на другом компьютере, запускать и редактировать документы и т. п. При этом для получения возможности работы на другом компьютере
нужно быть на нём зарегистрированным. Другой возможный вариант — общедоступные серверы,
например, каталоги библиотек.
16
Несмотря на большие возможности, которые получает пользователь, работая в режиме удалённого
доступа, ему не разрешается копировать файлы с удалённого компьютера. Для обмена файлами между
компьютерами имеется специальная программа — FTP (File Tranfer Protocol — протокол переноса файлов).
Одной из важнейших особенностей FTP является разрешение анонимного доступа к некоторым серверам,
что позволяет получать файлы с них абсолютно всем желающим.
Электронная доска объявлений — это услуга Интернета, предоставляющая пользователю
возможность в любой момент времени подключиться к машине, на диске которой имеется область, куда
можно записать свою информацию или ознакомиться с имеющимися там объявлениями, скопировать
нужную информацию на свой компьютер.
Электронная почта — это система обмена письмами между абонентами компьютерных сетей. Она
имеет ряд преимуществ перед обычной почтой, а именно:
• высокая скорость пересылки сообщений (от нескольких секунд до нескольких часов);
• возможность пересылки кроме текстовых документов прикрепленных файлов, содержащих
графику, звук и др.;
• возможность одновременной рассылки письма сразу нескольким адресатам.
Любой пользователь Интернета может завести свой «почтовый ящик» — поименованную область
дисковой памяти на почтовом сервере своего провайдера, куда будет помещаться входящая и исходящая
корреспонденция. Почтовый сервер периодически просматривает почтовые ящики абонентов и
рассылает исходящую корреспонденцию по сети.
Каждое электронное письмо кроме текста должно содержать адрес получателя. Адрес электронной
почты имеет следующий вид: имя_пользователя@имя_сервера. Первая часть (имя_пользователя) задается
самим пользователем, вторая часть (имя_сервера) жестко связана с сервером, на котором пользователь
разместил свой почтовый ящик.
Телеконференция — это система обмена информацией на определенную тему между абонентами сети.
Она не ограничена временем и может продолжаться месяцами и годами.
Сначала в компьютерной сети объявляется открытие конференции на определенную тему.
Телеконференция получает свой электронный адрес. Затем проводится подписка на участие в данной
телеконференции. После этого каждый абонент, подписавшийся на конференцию, получает все её материалы
в свой почтовый ящик. В свою очередь, посылая письмо на адрес конференции, абонент знает, что оно дойдет
до всех её участников. Большинство конференций регулируются специальной редакционной коллегией,
которая называется модератором. В обязанности модератора входит просмотр посланий и вынесение
решения — публиковать данные послания (рассылать всем участникам конференции) или нет.
Всемирная паутина (World Wide Web — WWW) — распределённая по всему миру информационная
система с гиперсвязями, существующая на технической базе сети Интернет. Следует отметить, что
практически все перечисленные выше сервисы сейчас переходят на технологии WWW.
Web-страница — основная информационная единица WWW. Она содержит отдельный документ,
хранящийся на Web-сервере. Страница имеет свое имя, по которому к ней можно обратиться. Ключевые
слова, от которых идут гиперсвязи, выделяются на Web-странице цветом или подчеркиванием. Щелкнув
мышью по такому слову, мы переходим к просмотру другого документа, причем, этот документ может
находиться на другом сервере, в другой стране, на другом континенте.
Перемещаться по «паутине» пользователю помогает специальное программное обеспечение, которое
называется Web-браузером (англ. browse — осматривать, изучать). С помощью браузера поиск нужного
документа в WWW может происходить разными способами:
• путем указания его адреса;
• путем перемещения по паутине гиперсвязей;
• путем использования поисковых систем.
Все системы поиска информации в Интернете располагаются на специально выделенных компьютерах
с мощными каналами связи. Ежеминутно они бесплатно обслуживают огромное количество клиентов.
Поисковые системы можно разбить на два типа:
• предметные каталоги, формируемые людьми-редакторами (это относительно качественно, но
долго и дорого);
• автоматические индексы, формируемые без участия людей специальными компьютерными
программами — «пауками-роботами» (это быстро, но слишком много информационного мусора).
Системы, основанные на предметных каталогах, используют базы данных, формируемые
специалистами-редакторами, которые отбирают информацию, устанавливают связи для баз данных,
организуют и снабжают данные в разных поисковых категориях перекрёстными ссылками. Компании,
владеющие предметными каталогами, непрерывно исследуют, описывают и каталогизируют содержимое
WWW-серверов и других сетевых ресурсов, разбросанных по всему миру. В результате этой работы клиенты
Интернета имеют постоянно обновляющиеся иерархические (древовидные) каталоги, на верхнем уровне
17
которых собраны самые общие категории, такие как «бизнес», «наука», «искусство» и т. п., а элементы самого
нижнего уровня представляют собой ссылки на отдельные WWW-страницы и серверы вместе с кратким
описанием их содержимого.
Каталоги, составленные людьми, более осмыслены, чем автоматические индексы. Их очень мало, так
как их создание и поддержка требуют огромных затрат.
Крупнейшими отечественными поисковыми системами являются Яndex, Rambler и Aport. Из
зарубежных наиболее известны Yahoo, Alta Vista, Lycos.
Обычно выделяют следующие этапы поиска информации в Интернете:
1. Формализация пользователем своей информационной потребности, например, путем составления
списка ключевых понятий предметной области и определения смысловых (семантических) связей
между ними.
2. Выбор информационного ресурса Интернете, на котором осуществляется поиск (поискового
пространства).
3. Выбор информационно-поисковой системы, с помощью которой осуществляется поиск.
4. Построение на основе формализованной информационной потребности запроса — выражения на языке
запросов информационно-поисковой системы.
5. Проведение поиска (ввод запроса в информационно-поисковую систему; выборка документов или
других объектов, осуществляемая поисковой системой, а также
формирование и выдача результата пользователю).
6. Анализ полученных материалов пользователем.
ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ В ПЕРСОНАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНЕ
Защита информации в персональной электронной вычислительной машине (ПЭВМ) — это
совокупность правовых мероприятий, средств и методов (организационных, организационно-технических,
технических), предотвращающих или снижающих возможность образования каналов утечки, искажения,
уничтожения обрабатываемой или хранимой в ПЭВМ информации.
Организационные меры защиты — меры общего характера, затрудняющие доступ нарушителя к
ценной информации вне зависимости от особенностей способа обработки информации и каналов утечки
информации.
Основные организационные меры защиты информации:
1) ограничение доступа посторонних лиц в помещения, в которых происходит обработка
конфиденциальной информации;
2) допуск к решению задач на ПЭВМ по обработке секретной, конфиденциальной информации
проверенных должностных лиц;
3) хранение магнитных носителей с ценной информацией в тщательно закрытых прочных сейфах;
4) обработка ценной информации только на одной специально выделенной ПЭВМ;
5) монтаж автоматизированных рабочих мест таким образом, чтобы исключить просмотр
посторонними лицами содержания обрабатываемой информации;
6) обеспечение постоянного наблюдения за работой принтера и других устройств вывода
конфиденциальной информации на материальные носители;
7) уничтожение материалов, содержащих фрагменты ценной информации.
Организационно-технические меры защиты — меры, связанные со спецификой каналов утечки и
метода обработки информации, но не требующие для своей реализации нестандартных приемов и/или
оборудования.
Основные организационно-технические меры защиты информации:
1) ограничение доступа внутрь корпуса ПЭВМ путем установления механических защитных
устройств;
2) обязательное форматирование жесткого диска ПЭВМ, на которой обрабатывается ценная
информация, при ее отправке в ремонт;
3) организация питания ПЭВМ от отдельного источника питания или от общей (городской)
электросети через стабилизатор напряжения (сетевой фильтр) или мотор-генератор;
4) использование для отображения информации жидкокристаллических или плазменных дисплеев, а
для печати — струйных или лазерных принтеров;
5) обеспечение доступа ПЭВМ, на которой обрабатывается конфиденциальная информация, в
локальную или глобальную сеть только при служебной необходимости передачи этой информации по сети;
6) уничтожение информации непосредственно после ее использования.
18
Технические меры защиты — меры, связанные с особенностями каналов возможной утечки
информации и требующие для своей реализации специальных приемов, оборудования или программных
средств.
Программно-аппаратные средства защиты информации
Программно-аппаратные средства защиты информации — это сервисы безопасности, встроенные в
сетевые операционные системы семейств Windows и Unix.
К сервисам безопасности относятся:
1) идентификация и аутентификация;
2) управление доступом;
3) протоколирование и аудит;
4) криптография;
5) экранирование.
Идентификация предназначена для того, чтобы пользователь или вычислительный процесс,
действующий по команде определенного пользователя, могли идентифицировать себя путем сообщения
своего имени. С помощью аутентификации вторая сторона убеждается, что пользователь, пытающийся
войти в операционную систему, действительно тот, за кого себя выдает.
Средства управления доступом позволяют специфицировать и контролировать действия, которые
пользователи и вычислительные процессы могут выполнять над информацией и другими компьютерными
ресурсами, т.е. речь идет о логическом управлении доступом, который реализуется программными
средствами. Логическое управление доступом обеспечивает конфиденциальность и целостность объектов
путем запрещения обслуживания неавторизованных пользователей. Контроль прав доступа осуществляется
посредством различных компонент программной среды—ядром сетевой операционной системы,
дополнительными средствами безопасности, системой управления базами данных, посредническим
программным обеспечением.
Протоколированием называется процесс сбора и накопления информации о событиях, происходящих в
информационной системе предприятия.
Возможные события принято делить на три группы:
1) внешние события, вызванные действиями других сервисов;
2) внутренние события, вызванные действиями самого сервиса;
3) клиентские события, вызванные действиями пользователей и администраторов.
Аудитом называется процедура анализа накопленной в результате протоколирования информации.
Этот анализ может осуществляться оперативно, почти в реальном времени, или периодически.
Метод криптографии — одно из наиболее мощных средств обеспечения конфиденциальности и
контроля целостности информации. Основной элемент криптографии — шифрование (или преобразование
данных в нечитабельную форму с помощью ключей шифрования-расшифровки).
Экран — это средство разграничения доступа клиентов из одного сетевого множества к серверам,
принадлежащим другому сетевому множеству. Функция экрана заключается в контроле всех
информационных потоков между двумя множествами систем. Примерами экранов являются межсетевые
экраны, или брандмауэры (firewalls), устанавливаемые для защиты локальной сети организации, имеющей
выход в открытую среду (например, в Интернет).
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СОБСТВЕННОСТЬ В ИНТЕРНЕТЕ
Интеллектуальная собственность — это право разрешать использовать изобретение, полезную модель,
товарный знак, рисунок, песню, музыкальное или художественное произведение, программу, базу данных и
любое другое творение автора. Объекты интеллектуальной . собственности — это промышленная
собственность и авторское право.
Промышленная собственность — это права на изобретение, полезную модель, товарный знак,
промышленный образец, знаки обслуживания и фирменные наименования. Для Интернета наиболее
актуальным являются права на товарные знаки, потому что когда говорят о нарушении промышленных
прав в Сети, то практически всегда подразумевают нарушения прав владельца товарных знаков.
Товарные знаки — это словесные, изобразительные, объемные и иные обозначения или их
комбинации, выполненные в определенном сочетании цветов. Для подтверждения права собственности на
товарный знак выдается свидетельство установленного образца.
Проблема интеллектуальной собственности в Интернет является трудноразрешимой, потому что
19
подобное нарушение лежит в основе пользования Сетью, основной функцией которой является
обеспечение доступа к необходимым ресурсам.
В РФ произведения в области литературы, науки и искусства охраняются законом «Об авторском
праве и смежных правах». В соответствии с данным законом компьютерная программа является
литературным произведением, а база данных — сборником произведений. При регистрации товарного
знака на товары и услуги их владельцы рассчитывают на защиту своей интеллектуальной собственности.
До возникновения Интернета механизм защиты информации работал достаточно эффективно. Работа в
Интернет-коммерции без электронного адреса невозможна. В связи с тем что IP-адрес неудобен для
пользователя, каждому компьютеру в Сети присваивают еще и DNS-адрес, включающий в себя буквенные
сокращения. Применение системы доменных имен привело к тому, что в Web-адрес стали включаться
отдельные слова. Вследствие этого появились доменные имена с включенными в Web-адрес торговыми
марками или знаками очень известных фирм и компаний. Но в законе РФ «Об авторском праве и смежных
правах» доменное имя не считается товарным знаком, поэтому включение известной товарной марки в
DNS-адрес не является нарушением законодательства. Помимо описанной ситуации, существует
множество других случаев нарушения прав на интеллектуальную собственность в Интернете. Например,
гипертекст также является одним из видов нарушения авторских прав, так как содержит в себе не
закрепленное договором право доступа к документу, видео- или фотоизображению.
ИНТРАНЕТ
Интранет (Intranet) — это локальная или территориально распределенная частная сеть организации,
характеризующаяся встроенными механизмами безопасности и базирующаяся на технологиях Интернет.
Термин «Интранет» был введен в широкое использование в 1995 г. Этот термин означает, что компания
использует технологии Интернет внутри (intra-) своей локальной сети. Преимущество использования
интрасети заключается в предоставлении возможности всем сотрудникам компании получать доступ к
любой необходимой для работы информации независимо от того, где располагается компьютер сотрудника
и какими программно-аппаратными средствами он располагает. Поэтому основной причиной внедрения
Интранета в коммерческих организациях стала необходимость ускорения процессов сбора, обработки,
управления и предоставления информации. Зачастую фирмы, занимающиеся электронным бизнесом в
Internet, создают смешанную сеть, в которой подмножество внутренних узлов корпорации составляет
Intranet, а внешние узлы связи с Интернетом называются Extranet.
В основе приложений в сети Интранет лежит применение Internet-технологий, в особенности Webтехнологии:
1) гипертекст в формате HTML;
2) протокол передачи гипертекста HTTP;
3) интерфейс серверных приложений CGI.
Также в составе Интранета выделяют сервера для статической или динамической публикации
информации и Web-браузеры для просмотра и интерпретации гипертекста. В основе всех решений Intranetприложений для взаимодействия с БД лежит архитектура клиент-сервер.
Для различного рода организаций использование интрасетей имеет ряд важных преимуществ:
1) в интрасети любой пользователь с настроенной рабочей станции может получить доступ к любым
самым последним версиям документов, как только они будут помещены на Web-сервер. При этом
местоположение пользователя и Web-сервера не имеет никакого значения. Такой подход в крупных
организациях обеспечивает весьма существенную экономию средств;
2) документы в Интранете могут обновляться автоматически (в режиме реального времени). Также
при публикации документа на Web-сервере в любой момент времени можно получить сведения о том, кто
из сотрудников компании, когда и сколько раз обращался к опубликованным документам;
3) большое количество организаций используют приложения, позволяющие осуществлять доступ к
базам данных компании прямо из Web-браузера;
4) доступ к опубликованной информации может осуществляться через Интернет при условии наличия
пароля доступа к внутренним базам данных компании. Внешний пользователь, не имеющий пароля, не
сможет получить доступ к внутренней конфиденциальной информации фирмы.
20
ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
Проблема защиты информации актуальна для любой организации, фирмы и частного пользователя
ПК, обладающих различного рода конфиденциальной информацией, доступ к которой должен быть строго
ограничен. Проблему защиты информации можно рассматривать как совокупность тесно связанных между
собой вопросов в областях права, организации управления, разработки технических средств,
программирования и математики.
Безопасностью информации называется состояние защищенности информации, которая
обрабатывается средствами вычислительной техники или автоматизированной системы, от внутренних или
внешних угроз.
Целостностью информации называется способность средств вычислительной техники или
автоматизированной системы к обеспечению неизменности вида и качества информации в условиях
случайного искажения или угрозы разрушения.
В соответствии с документом Гостехкомиссии РФ «Защита от несанкционированного доступа к
информации. Термины и определения» угрозы безопасности и целостности информации заключаются в
потенциально возможных воздействиях на вычислительную систему, которые прямо или косвенно могут
повредить безопасности и целостности информации, обрабатываемой системой.
Ущерб целостности информации — это изменение информации, приводящее к нарушению ее вида,
качества или содержания.
Ущерб безопасности информации — это нарушение состояния защищенности информации,
содержащейся в вычислительной системе, путем осуществления несанкционированного доступа к
объектам данной системы.
Под защитой информации понимается комплекс мероприятий, методов и средств, предназначенных
для решения следующих задач:
1) проверка целостности информации;
2) исключение несанкционированного доступа пользователей или программ к защищаемым
программам и данным;
3) исключение несанкционированного использования хранящихся в ЭВМ программ (т.е. защита
программ от копирования).
Несанкционированным доступом к информации называется доступ, который нарушает правила
разграничения доступа с использованием штатных средств, предоставляемых вычислительной системой.
Возможный канал утечки информации — это способ, позволяющий нарушителю получить доступ к
обрабатываемой и хранящейся в ЭВМ информации.
Классификация возможных каналов утечки информации базируется на типе средства, которое
является основным средством получения информации по возможному каналу несанкционированного
доступа.
В соответствии с данной классификацией выделяют три типа подобных «средств»: человек,
аппаратное обеспечение и программное обеспечение.
Защита информации в системах электронной обработки данных
Системы электронной обработки данных (СЭОД) — это системы любой архитектуры и любого
функционального назначения, в которых информация обрабатывается с помощью средств электронновычислительной техники. Защита информации в СЭОД — это использование специальных средств,
методов и мероприятии с целью предотвращения порчи и потери информации, содержащейся в СЭОД.
Можно выделить три возможных направления уязвимости информации в СЭОД:
1) подверженность физическому уничтожению или искажению;
2) возможность несанкционированного изменения исходной информации;
3) опасность несанкционированного получения информации лицами, для которых она не
предназначена.
На основании перечисленных аспектов уязвимости информации можно выделить три основных
направления ее защиты:
1) совершенствование организационных и организационно-технических мероприятий технологии
обработки информации в ЭВМ;
2) блокирование несанкционированного доступа к хранимой и обрабатываемой в ЭВМ информации с
помощью программных средств;
3) блокирование несанкционированного получения информации с помощью специализированных
21
технических средств. Реализация всего комплекса перечисленных мероприятий по защите информации на
практике является весьма сложной задачей.
Решение проблемы защиты информации в СЭОД во многом затрудняют следующие факторы:
1) повсеместное распространение ЭВМ;
2) постоянно растущая сложность функционирования ЭВМ;
3) огромное разнообразие программного обеспечения персональных компьютеров, большинство из
которых ориентированы на простую адаптацию к решению различных задач пользователей.
Относительно средств защиты от несанкционированного доступа к информации в СЭОД. были
разработаны семь классов защищенности (1 —7) средств вычислительной техники и девять классов (1А,
1Б, 1В, 1Г, 1Д, 2А, 2Б, 3А, 3Б) — автоматизированных систем. Для систем вычислительной техники самым
низким является седьмой класс, а для автоматизированных систем — 3Б. Создаваемая многосторонняя
система защиты информации на предприятии должна удовлетворять двум группам противоречивых
требований. Первое требование — исключение случайной или преднамеренной выдачи информации
посторонним лицам, а также разграничение доступа к устройствам и ресурсам вычислительной системы
всех пользователей. Второе требование — создаваемая система защиты не должна сама стать одним из
неудобств для пользователей в процессе их работы с использованием ресурсов СЭОД. Система защиты
информации в СЭОД считается эффективной, если она способна обеспечить оптимальное сочетание
данных требований.
Технологии несанкционированного доступа к информации и
информационным технологиям
Все возможные технологии несанкционированного доступа к информации в системах электронной
обработки данных (СЭОД) делятся на: прямой или физический доступ к элементам СЭОД; косвенный
доступ, осуществляемый без использования физического доступа к элементам СЭОД. Технологии
несанкционированного доступа к информации в СЭОД могут быть рассмотрены с точки зрения возможных
каналов утечки информации и конкретных каналов несанкционированного получения информации.
Классификация возможных каналов утечки информации базируется на типе средства, которое является
основным средством получения информации по возможному каналу несанкционированного доступа. В
соответствии с данной классификацией выделяют три типа подобных «средств»: человек, аппаратное
обеспечение и программное обеспечение.
В группу каналов утечки информации посредством человека входят:
1) хищение носителей данных (документов, дискет, лазерных и магнитных дисков);
2) прочтение информации с экрана монитора посторонним пользователем;
3) чтение информации из оставленных без присмотра распечаток документов.
В группу каналов утечки информации посредством аппаратного обеспечения входят:
1) несанкционированное подключение к устройствам ЭВМ специально разработанных аппаратных
средств;
2) использование специальных технических средств для перехвата электромагнитных излучений
технических средств ЭВМ.
В группу каналов утечки информации посредством программного обеспечения входят:
1) несанкционированный доступ программы к информации;
2) расшифровка программой зашифрованной информации;
3) копирование программой информации с носителей.
Наиболее распространенные каналы несанкционированного получения информации:
1) хищение носителей информации и производственных отходов;
2) считывание данных в массивах других пользователей;
3) копирование носителей информации;
4) маскировка под зарегистрированного пользователя с помощью хищения реквизитов разграничения
доступа;
5) получение защищаемых данных с помощью серии разрешенных запросов;
6) использование недостатков языков программирования и операционных систем;
7) преднамеренное включение в библиотеки программ специальных блоков типа «троянских коней»;
8) незаконное подключение к аппаратуре или линиям связи вычислительной системы.
Основная проблема защиты информации в СЭОД — архитектура СЭОД и технология ее
функционирования позволяют находить или специально создавать пути для скрытого доступа к
необходимой информации.
22
ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА
Система — это любой объект, который одно временно рассматривается и как единое целое, и как
объединенная в интересах достижения поставленных целей совокупность разнородных элементов. В
зависимости от состава и главных целей системы существенно отличаются друг от друга. В информатике
понятие «система» широко распространено и имеет множество смысловых значений. Однако чаще всего
оно используется применительно к набору технических средств и программ. Например, система — это
аппаратная часть компьютера. Также системой может считаться множество программ для решения
конкретных прикладных задач, дополненных процедурами ведения документации и управления расчетами.
Добавление к понятию «система» слова «информационная» вкладывает новый смысл в это понятие. В
задачи информационных систем входят сбор, хранение, обработка, поиск, выдача информации,
необходимой в процессе принятия решений задач из любой области. Они помогают анализировать
проблемы и создавать новые продукты. Информационной системой называется организованная,
упорядоченная совокупность документов, информационных технологий с использованием средств
вычислительной техники и связи, реализующих.информационные процессы (передачу информации) для
достижения поставленной цели. Основная среда для информационной технологии — информационные
системы. Информационной технологией называется процесс, состоящий из четко регламентированных
правил выполнения операций, действий, этапов различной степени сложности над данными, хранящимися
в компьютерах. Главная цель информационной технологии — в результате целенаправленных действий по
переработке первичных данных получить необходимую для пользователя информацию. Информационной
системой называется среда, составными компонентами которой являются люди, компьютеры,
компьютерные сети, программные продукты, базы данных, различного рода технические и программные
средства связи и т.д. Основная цель информационной системы — организация хранения и передачи
информации. Следовательно, реализация функций информационной системы невозможна без
ориентированной на нее информационной технологии. Однако информационная технология может
существовать и вне сферы информационной системы.
В информационной системе протекают следующие процессы:
1) ввод информации из внешних или внутренних источников;
2) обработка входной информации и представление ее в удобном для пользователя виде;
3) вывод информации для предоставления пользователям или передачи в другую систему;
4) процесс обратной связи — обработка данных специалистами организации с целью коррекции новой
входной информации.
Этапы развития информационных систем. Свойства
информационных систем
Западные ученые выделяют следующие этапы развития информационных систем:
1) в 1950-х гг. появились первые информационные системы. В этот период они использовались для
обработки счетов и расчета заработной платы, а реализовывались на электромеханических бухгалтерских
счетных машинах. Главная заслуга применения информационных систем состояла в определенном
сокращении затрат и времени на подготовку бумажных документов;
2) в 1960-е гг. изменилось само отношение к информационным системам. Обрабатываемая с помощью
таких систем информация стала применяться для периодической отчетности по многим параметрам.
Поэтому многим организациям требовалось компьютерное оборудование широкого назначения, способное
обслуживать множество функций;
3) в 1970-х — начале 1980-х гг. информационные системы начали повсеместно использоваться в
качестве средства управленческого контроля, поддерживающего и ускоряющего процесс принятия
решений;
4) к концу 1980-х гг. концепция использования информационных систем вновь изменилась.
Информационные системы становятся стратегическим источником информации, который используется на
всех уровнях менеджмента предприятий любого профиля. Информационные системы этого периода,
предоставляя вовремя нужную информацию, помогали организациям достичь успеха в своей деятельности.
На современном этапе развития информационных систем их внедрение на предприятия может
способствовать достижению следующих целей:
1) получению оптимальных вариантов решения управленческих задач за счет внедрения
математических методов, интеллектуальных систем и т.д.;
2) освобождению работников от рутинной работы за счет ее автоматизации;
3) обеспечению достоверности и доступности информации;
23
4) замене бумажных носителей данных на магнитные и лазерные диски, что приводит к более
рациональной организации переработки информации на компьютере и снижению объемов документов на
бумаге;
5) совершенствованию структуры и ускорению потоков информации в фирме и др.
Любая информационная система характеризуется следующими свойствами:
1) каждая информационная система может быть подвергнута анализу, построена и управляема на
основе общих принципов построения систем;
2) информационная система является динамичной и развивающейся системой;
3) при создании информационной системы необходимо использовать системный подход;
4) выходной продукцией информационной системы является информация, на основе которой
принимаются решения;
5) информационную систему следует воспринимать как человеко-компьютерную систему обработки
информации.
Структура информационной системы
Структура информационной системы представляет собой совокупность отдельных ее частей или
подсистем. В этом случае говорят о структурном признаке классификации, а подсистемы называют
обеспечивающими. Следовательно, структура любой информационной системы может быть определена
совокупностью обеспечивающих подсистем.
Информационное обеспечение — это совокупность единой системы классификации и кодирования
информации, унифицированных систем документации, схем информационных потоков, циркулирующих в
организации, методология построения баз данных.
Техническое обеспечение — это комплекс технических средств, предназначенных для работы
информационной системы, и соответствующая документация на эти средства и технологические процессы.
Комплекс технических средств составляют:
1) компьютеры любых моделей;
2) устройства сбора, накопления, обработки, передачи и вывода информации;
3) устройства передачи данных и линий связи и др.
Документация на технические средства условно делится на три группы:
1) общесистемная документация, включающая государственные и отраслевые стандарты по
техническому обеспечению;
2) специализированная документация, включающая комплекс методик по всем этапам разработки
технического обеспечения;
3) нормативно-справочная документация, используемая при выполнении расчетов по техническому
обеспечению.
Математическое и программное обеспечение — это совокупность математических методов, моделей,
алгоритмов и программ для реализации целей и задач информационной системы, а также нормального
функционирования комплекса технических средств.
Средства математического обеспечения:
1) средства моделирования процессов управления;
2) типовые задачи управления;
3) методы математического программирования, математической статистики и др.
В состав программного обеспечения входят общесистемные и специальные программные продукты, а
также техническая документация.
Организационное обеспечение — это совокупность методов и средств, регламентирующих
взаимодействие работников с техническими средствами и между собой в процессе разработки и
эксплуатации информационной системы.
Правовое обеспечение — совокупность правовых норм; определяющих создание, юридический статус
и функционирование информационных систем, регламентирующих порядок получения, преобразования и
использования информации.
В составе правового обеспечения этапов функционирования информационной системы выделяют:
1) статус информационной системы;
2) права, обязанности и ответственность персонала;
3) правовые положения отдельных видов процесса управления;
4) порядок использования информации и др.
24
ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
Информация является одним из ценнейших ресурсов общества наряду с такими традиционными
материальными видами ресурсов, как нефть, газ, полезные ископаемые и др. Следовательно, процесс
переработки информации по аналогии с процессами переработки материальных ресурсов можно
воспринимать как своего рода технологию. В этом случае будут справедливы следующие определения.
Информационными ресурсами называется совокупность данных, которые представляют ценность для
предприятия (организации) и вы ступают в качестве материальных ресурсов. К ин формационным ресурсам
относятся тексты, знания, файлы с данными и т.д.
Информационной технологией называется совокупность методов, производственных процессов и.
программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, которые обеспечивают сбор,
хранение, обработку, вывод и распространение информации для снижения трудоемкости процессов
использования информационных ресурсов, повышения их надежности и оперативности. В соответствии с
определением, принятым ЮНЕСКО, информационной технологией называется совокупность
взаимосвязанных, научных, технологических и инженерных дисциплин, которые изучают методы
эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации, а также
вычислительную технику и методы организации и взаимодействия с людьми и производственным
оборудованием. Совокупность методов и производственных процессов определяют методы, приемы,
принципы и мероприятия, которые регламентируют проектирование и использование программнотехнических средств для обработки данных. В зависимости от конкретных прикладных задач, которые
требуется решить, можно применять различные методы обработки данных, различные технические
средства.
По этой причине выделяют три класса информационных технологий, которые позволяют работать с
различного рода предметными областями:
1) глобальные информационные технологии, которые включают модели, методы и средства,
формализующие и позволяющие использовать информационные ресурсы общества в целом;
2) базовые информационные технологии, которые предназначены для определенной области
применения;
3) конкретные информационные технологии, которые реализуют обработку конкретных данных при
решении конкретных функциональных задач пользователя (например, задач планирования, учета, анализа и
т.д.).
Основная цель информационной технологии заключается в производстве и обработке информации для
ее последующего анализа человеком и принятия на основе проведенного анализа оптимального решения,
касающегося выполнения какого-либо действия.
ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЩЕСТВО. ИНФОРМАТИЗАЦИЯ
Человеческое общество по мере своего развития овладевало не только веществом и энергией, но и
информацией. Основные этапы в информационном развитии общества:
• появление языка и членораздельной человеческой речи;
• изобретение письменности;
• изобретение книгопечатания;
• изобретение радио, телефона и телевидения;
• применение электронной вычислительной техники.
Информационное общество — это общество, в котором большая часть населения занята
получением, переработкой, передачей и хранением информации. Для информационного общества
характерны следующие черты:
• приоритет информации перед другими ресурсами, информационная экономика;
• разрешение противоречия между информационной лавиной и информационным голодом (решение
проблемы информационного кризиса);
• основу жизнедеятельности общества составляют автоматизированные генерация, хранение, обработка и
использование знаний с помощью новейшей информационной
техники и технологии; информационные технологии охватывают все сферы деятельности человека;
• изменение системы ценностей, связанных с увеличением доли умственного труда, развитием
творческих способностей человека;
• с помощью средств информационных и коммуникационных технологий реализуется свободный
25
доступ каждого человека к информационным ресурсам всей цивилизации.
Информатизация — это процесс создания оптимальных условий для удовлетворения
информационных потребностей общества на основе формирования и использования информационных
ресурсов.
С появлением и массовым распространение компьютеров человек, впервые за всю историю развития
цивилизации, получил мощное средство для эффективного использования информационных ресурсов, для
усиления своей интеллектуальной деятельности. С этого момента (середина XX века) начался переход от
индустриального общества к информационному. В современном обществе главным ресурсом становится
информация; только на основе владения информацией о самых различных процессах и явлениях можно
эффективно и оптимально строить любую деятельность.
Возможность использования членами общества полной, своевременной и достоверной информации в
значительной мере зависит от степени развития и освоения новых информационных технологий, основой
которых является вычислительная техника.
Можно выделить следующие вехи в развитии средств вычислительной техники:
1. Середина XIX века. Английский математик Чарльз Бэббидж (1792-1871) выдвигает идею создания
аналитической машины, использующей принцип программного управления и предназначающейся
для вычисления любого алгоритма. Проект не был реализован, но получил широкую известность и
высокую оценку ученых. Аналитическая машина состояла из следующих четырех основных
частей: блок хранения исходных, промежуточных и результирующих данных; блок обработки
данных; блок управления последовательностью вычислений; блок ввода исходных данных и печати
результатов. Появление терминов «адрес» и «код операции». Первые перфокарты. Изобретение
команды условного перехода.
2. 1945 год. Фон-неймановская архитектура вычислительной машины. Принцип хранимой программы.
3. 1984 год. Отход от традиционной фон-неймановской архитектуры: микропроцессор, занимающий
площадь менее 1 см2, на самом деле состоит из нескольких связанных между собой процессоров,
работающих параллельно.
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ. ХРАНЕНИЕ, ПЕРЕДАЧА И
ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ
Последовательная смена состояний (изменение) в развитии чего-либо называется процессом.
Все процессы, связанные с изменением информации или действиями с использованием информации,
называют информационными процессами. Информационные процессы всегда играли важную роль в жизни
общества. Люди обмениваются устными сообщениями, записками, посланиями. Они передают друг другу
просьбы, приказы, отчеты о проделанной работе, публикуют рекламные объявления и научные статьи,
хранят старые письма, долго размышляют над полученными известиями или незамедлительно приступают к
выполнению указаний начальства. Важное значение для сохранения и развития культуры имеет передача из
поколения в поколение сказок, традиций, легенд, создание произведений живописи и так далее.
Выделяют три типа информационных процессов: хранение, обработка и передача информации.
Процесс хранения информации
С хранением информации связаны такие понятия, как носитель информации (память), внутренняя
память, внешняя память, хранилище информации.
Носитель информации — это физическая среда, непосредственно хранящая информацию. Основным
носителем информации для человека является его собственная биологическая память (мозг человека).
Собственную память человека можно назвать оперативной памятью. Здесь слово «оперативный» является
синонимом слова «быстрый». Заученные знания воспроизводятся человеком мгновенно. Собственную память
мы еще можем назвать внутренней памятью, поскольку ее носитель — мозг — находится внутри нас.
Все прочие виды носителей информации можно назвать внешними (по отношению к человеку). Виды
этих носителей менялись со временем: в древности были камень, дерево, папирус, кожа и пр. Во II веке
нашей эры в Китае была изобретена бумага. Однако до Европы она дошла лишь в XI веке. С тех пор бумага
является основным внешним носителем информации. Развитие информационной техники привело к
созданию магнитных, оптических и других современных видов носителей информации.
Хранилище информации — это определенным образом организованная информация на внешних
носителях, предназначенная для длительного хранения и постоянного использования. Примерами
26
хранилищ являются архивы документов, библиотеки, справочники, картотеки. Основной
информационной единицей хранилища является определенный физический документ: анкета, книга, дело,
досье, отчет и пр. Под организацией хранилища понимается наличие определенной структуры, то есть
упорядоченность, классификация хранимых документов. Такая организация необходима для удобства
ведения хранилища: пополнения его новыми документами, удаления ненужных документов, поиска
информации и пр.
Знания, хранящиеся в памяти человека, можно рассматривать как внутреннее хранилище информации,
однако организацию этого хранилища нам понять трудно. Основное свойство человеческой памяти —
быстрота, оперативность воспроизведения хранящейся в ней информации. Но, по сравнению с внешними
хранилищами, человеческая память менее надежна. Человеку свойственно забывать информацию. Хотя
психологи утверждают, что из памяти человека ничего не исчезает, тем не менее, способность к воспроизведению некоторых знаний довольно часто теряется человеком. Именно для более надежного хранения человек
использует внешние носители, организует хранилища информации.
Основные свойства хранилища информации: объем хранимой информации, надежность хранения, время
доступа (то есть время поиска нужных сведений), наличие защиты информации.
Информацию, хранимую на устройствах компьютерной памяти, принято называть данными.
Организованные хранилища данных на устройствах внешней памяти компьютера принято называть
базами и банками данных.
Процесс обработки информации
Общая схема процесса обработки информации выглядит следующим образом:
В процессе обработки информации всегда решается некоторая информационная задача, которая
предварительно может быть поставлена в традиционной форме: дан некоторый набор исходных данных —
исходной информации, требуется получить некоторые результаты — итоговую информацию. Сам процесс
перехода от исходных данных к результату и есть процесс обработки. Тот объект или субъект, который
осуществляет обработку, может быть назван исполнителем обработки. Исполнитель может быть человеком,
а может быть специальным техническим устройством, в том числе компьютером.
Обычно обработка информации — это целенаправленный процесс. Для успешного выполнения
обработки информации исполнителю должен быть известен способ обработки, то есть
последовательность действий, которую нужно выполнить, чтобы достичь нужного результата. Описание такой последовательности действий в информатике принято называть алгоритмом обработки.
Ситуации, связанные с обработкой информации, можно разделить на два типа.
Первый тип — обработка, связанная с получением новой информации, нового содержания знаний. К
этому типу обработки относится решение математических задач. Например, даны длины двух сторон
треугольника и величина угла между ними, требуется определить длину третьей стороны, величины углов,
площадь и периметр треугольника. Способ обработки, то есть алгоритм решения задачи, определяется
математическими формулами, которые должен знать исполнитель.
К первому же типу обработки информации относится решение различных задач путем применения
логических рассуждений. Например, следователь по некоторому набору улик
находит преступника; человек, анализируя сложившиеся обстоятельства, принимает решение о своих
дальнейших действиях; ученый разгадывает тайну древних рукописей и т. п.
Второй тип — обработка, связанная с изменением формы, но не изменяющая содержания.
К этому типу обработки информации относится, например, перевод текста с одного языка на другой.
Изменяется форма, но должно сохраниться содержание. Важным видом обработки для информатики
является кодирование. Кодирование — это преобразование информации в символьную форму, удобную для
ее хранения, передачи, обработки. Кодирование активно используется в технических средствах работы
с информацией (телеграф, радио, компьютеры).
К обработке информации относится структурирование данных. Структурирование связано с
внесением определенного порядка, определенной организации в хранилище информации. Расположение
данных в алфавитном порядке, группировка по некоторым признакам классификации, использование
табличного или графового представления — все это примеры структурирования.
Еще один важный вид обработки информации — поиск. Задача поиска обычно формулируется так:
имеется некоторое хранилище информации — информационный массив (телефонный справочник,
словарь, расписание поездов и пр.), требуется найти в нем нужную информацию, удовлетворяющую
определенным условиям поиска (телефон данной организации, перевод данного слова на английский язык,
27
время отправления данного поезда). Алгоритм поиска зависит от способа организации информации. Если
информация структурирована, то поиск осуществляется быстрее, можно построить оптимальный алгоритм.
Процесс передачи информации
Возможность передачи знаний, информации — основа прогресса всего общества в целом и каждого
человека в отдельности.
Общая схема передачи информации такова:
В таком процессе информация представляется и передается в форме некоторой последовательности
сигналов, символов, знаков. Например, при непосредственном разговоре между людьми происходит
передача звуковых сигналов — речи; при чтении текста человек воспринимает буквы — графические
символы. Передаваемая последовательность называется сообщением. От источника к приёмнику сообщение
передается через некоторую материальную среду (звук — акустические волны в атмосфере;
изображение — световые электромагнитные волны). Если в процессе передачи используются технические
средства связи, то их называют каналами передачи информации (информационными каналами). К ним
относятся телефон, радио, телевидение.
Схема технической системы передачи информации выглядит так:
Работу такой схемы можно пояснить на знакомом всем примере разговора по телефону. Источником
информации в этом случае является говорящий человек. Кодирующее устройство здесь микрофон
телефонной трубки, с помощью которого звуковые волны (речь) преобразуются в электрические сигналы.
Каналом связи является телефонная сеть (провода, коммутаторы телефонных узлов, через которые
проходит электронный сигнал). Декодирующим устройством является телефонная трубка (наушник)
слушающего человека — приёмника информации.
Термином «шум» называют разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к
потере информации. Такие помехи возникают, прежде всего, по техническим причинам: плохое качество
линий связи, незащищенность друг от друга различных потоков информации, передаваемой по одним и тем
же каналам. В таких случаях необходима защита от шума.
В первую очередь применяются технические способы защиты каналов связи от воздействия шумов,
например, использование экранированного кабеля вместо «голого» провода; применение разного рода
фильтров, отделяющих полезный сигнал от шума и так далее.
Существует специальная теория кодирования, дающая методы борьбы с шумом. Одна из её
важнейших идей состоит в том, что передаваемый по линии связи код должен быть избыточным. За счет
этого потеря какой-то части информации при передаче может быть компенсирована. Но чрезмерная
избыточность приводит к задержкам и удорожанию связи. Поэтому избыточность передаваемой
информации должна быть минимально возможной, а достоверность принимаемой информации —
максимальной.
В современных системах цифровой связи все сообщения разбиваются на порции — блоки. Для
каждого блока вычисляется контрольная сумма (сумма двоичных цифр), которая передается вместе с
данным блоком. В месте приёма заново вычисляется контрольная сумма принятого блока, и, если она не
совпадает с первоначальной, то передача данного блока повторяется.
Связь, при которой передача производится в форме непрерывного электрического сигнала, называется
аналоговой связью.
Любое преобразование информации, идущей от источника, в форму, пригодную для её передачи по
каналу связи, называется кодированием. На заре эры радиосвязи применялся код азбуки Морзе: текст
преобразовывался в последовательность точек и тире. Передача информации с помощью азбуки Морзе —
пример дискретной связи.
В настоящее время широко используется цифровая связь, когда передаваемая информация
кодируется в двоичную форму. Это еще один пример дискретной связи.
28
С появлением компьютера у человека появился мощный инструмент для работы с информацией.
Сегодня компьютеры хранят огромные объемы информации, позволяют быстро её найти по заданным
признакам, посмотреть на экране, распечатать, переслать другим людям. Проблемы передачи информации в
электронном виде с одного компьютера на другой решаются с помощью компьютерных сетей — множества компьютеров, соединенных линиями передачи информации.
ИНФОРМАЦИЯ. ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА
ИНФОРМАЦИИ
Информация — одно из фундаментальных понятий современной науки. Сам термин «информация»
происходит от латинского слова informatio, что означает «сообщение, разъяснение». Наряду с такими
понятиями, как вещество и энергия, пространство и время, понятие информации составляет основу
современной научной картины мира. Как и материя, пространство или время, информация не определяется
через родовое (более широкое) понятие.
Невозможно однозначно определить, что же такое информация. Известно более четырехсот
определений этого понятия. Каждый вариант определения информации обладает некоторой неполнотой.
Субъективный подход к определению понятия «информация»
Рассмотрим понятие «информация» с точки зрения субъективного (бытового, человеческого)
подхода.
Вся жизнь человека постоянно связана с получением, накоплением и обработкой информации.
Информация является предметом интеллектуальной деятельности человека, продуктом этой деятельности.
Информация для человека — это знания, которые он получает из различных источников. Все, что знает
каждый конкретный человек, он когда-то узнал от родителей, учителей, из книг, личного практического
опыта и сохранил в своей памяти. В свою очередь все, что написано в книгах, журналах, газетах, отражает
знания авторов этих текстов, а потому это тоже информация.
Вопрос о классификации знаний — сложная научная проблема. Один из подходов к такой
классификации заключается в делении знаний на декларативные (факты) и процедурные (правила).
К декларативным (от слова «декларация», что значит «утверждение», «сообщение») относятся знания
об определенных явлениях (Земля вращается вокруг Солнца), событиях (Пушкин родился в 1799 году),
свойствах объектов (Байкал — самое глубокое в мире пресное озеро), зависимостях (квадрат гипотенузы
равен сумме квадратов катетов). Описание декларативных знаний можно начинать со слов: «Я знаю, что...».
К процедурным относятся знания о действиях, которые нужно предпринять для достижения какойлибо цели (как собрать радиоприемник, как решить квадратное уравнение, как вырастить помидоры, как
лечиться от простуды и так далее). Описание процедурных знаний можно начинать со слов: «Я знаю,
как...».
Кибернетический подход к определению понятия «информация»
Кибернетика — наука об общих законах управления и связи в природе и обществе. Основал
кибернетику в конце 1940-х гг. американский ученый Норберт Винер. Между информатикой и
кибернетикой существует тесная связь. Можно сказать, что кибернетика породила современную информатику, выполнив роль одного из её источников.
Кибернетика имеет дело со сложными системами: машинами, живыми организмами, общественными
системами. Но она не стремится разобраться в их внутреннем механизме. Кибернетику интересуют
процессы взаимодействия между такими системами или их компонентами.
Для описания сложных систем в кибернетике используется модель «черного ящика». «Черным
ящиком» он называется потому, что неизвестно, что происходит внутри него. Главные характеристики
«черного ящика» — это входная и выходная информация. И если два таких «черных ящика»
взаимодействуют между собой, то делают они это только путем обмена информацией. Информация между
кибернетическими системами передается в виде некоторых последовательностей сигналов. Выходные
сигналы одних участников обмена являются входными для других.
Информационные обмены происходят везде и всюду: между людьми, между животными, между
работающими совместно техническими устройствами, между людьми и техническими устройствами,
между различными частями сложных устройств, между различными органами человека или животного и т.
п. Во всех этих случаях информация передается в виде последовательностей сигналов разной природы:
акустических, световых, графических, электрических и др.
29
С точки зрения кибернетики, информацией является содержание передаваемых сигнальных
последовательностей. В частности, любой текст на каком-то языке есть последовательность букв (в
письменной форме) или звуков (в устной форме), которые можно рассматривать как графические или
акустические сигналы.
Передача сигналов требует определенных материальных и энергетических затрат. Например, при
использовании электрической связи нужны провода и источники электроэнергии. Однако содержание
сигналов не зависит от затрат вещества или энергии. В последовательностях сигналов закодированы
определенные смысловые символы, в которых и заключается содержание сигналов. Эти символы могут
быть буквами текста на каком-то языке (например, в азбуке Морзе: «• —» обозначает букву «А») или
целыми понятиями (например, красный сигнал светофора обозначает «Стоять!»).
Можно сказать, что информация — это отражение реального (материального, предметного) мира,
выражаемое в виде сигналов и знаков.
Содержательный подход к измерению информации
Сообщение — это информационный поток, который в процессе передачи информации поступает к
принимающему его субъекту. Это и речь, которую мы слушаем (радиопередача, объяснение учителя), и
воспринимаемые нами зрительные образы (фильм по телевизору, сигнал светофора), и текст книги,
которую мы читаем и так далее.
Сообщение информативно, если оно пополняет знания человека, то есть несет для него информацию.
Для разных людей одно и тоже сообщение, с точки зрения его информативности, может быть разным. Если
сведения «старые» (то есть человек это уже знает) или содержание сообщения непонятно человеку, то
такое сообщение для него неинформативно. Информативно только то сообщение, которое содержит новые
и понятные сведения. Понятия «информация» и «информативность сообщения» различны. Так, например,
вузовский учебник по высшей математике, безусловно, содержит информацию: в нем заключены знания
авторов этого учебника, знания создателей математического аппарата и современных математиков. Но
будет ли информативен текст этого учебника для первоклассника? Может ли первоклассник с помощью
этого учебника пополнить свои знания? Очевидно, ответ отрицательный. Читая учебник, то есть получая
сообщения, первоклассник ничего не поймет, а значит, не сможет обратить содержащуюся в учебнике
информацию в собственные знания.
Если сообщение неинформативно для человека, то количество информации в нем, с точки зрения
этого человека, равно нулю. Количество информации в информативном сообщении больше нуля.
Неопределенность знания о результате некоторого события — это число возможных вариантов
результата: при подбрасывании монеты их 2, кубика — 6, при «вытаскивании» экзаменационного билета —
25 (если на столе лежит 25 билетов).
Перед подбрасыванием монеты было возможно два равновероятных варианта исхода, а после
получения сообщения о результате остался один — неопределенность знаний уменьшилась в два раза.
Сообщение, уменьшающее неопределенность знаний в 2 раза, несет 1 бит информации.
Приближенно можно считать, что количество информации в сообщении о результате события — это
количество вопросов, ответами на которые могут быть только «да» или «нет», которое необходимо задать
для прояснения ситуации. Причем, события должны быть равновероятны.
Если N — число вариантов равновероятных событий (неопределенность знаний), то i — количество
информации в сообщении о том, что произошло одно из N событий, — определяется из формулы 2i = N.
Кибернетический (алфавитный) подход к измерению информации
Кибернетический подход к измерению информации является альтернативным к рассмотренному
выше содержательному подходу. Здесь речь идет об измерении количества информации в тексте
(символьном сообщении), составленном из символов некоторого алфавита. К содержанию текста такая
мера информации отношения не имеет. Поэтому данный подход можно назвать объективным, то есть не
зависящим от воспринимающего его субъекта.
Алфавитный подход применяется для измерения информации, циркулирующей в информационных
системах, в компьютерах.
Алфавит — это конечное множество символов, используемых для представления информации. Число
символов в алфавите называется мощностью алфавита.
Для простоты будем считать, что вероятности появления всех символов алфавита в любой позиции
текста одинаковы. Тогда количество информации, которое несет каждый символ текста (информационный
вес символа), можно вычислить из уравнения
2i = N, где N — мощность алфавита.
Количество информации во всем тексте (I), состоящем из К символов, равно произведению
информационного веса символа на К: I = i * К. Полученную величину иногда называют информационным
30
объемом текста, а рассмотренный подход к измерению информации — объемным подходом.
Минимальная мощность алфавита, пригодного для передачи информации, равна 2. Такой алфавит
называется двоичным алфавитом.
Определим информационный вес символа в двоичном алфавите: так как 21 = 2, то i = 1 бит. Итак,
один символ двоичного алфавита несет 1 бит информации.
Бит — основная, исходная единица измерения информации. Следующая по величине единица —
байт. 1 байт = = 8 битов. Байт — это информационный вес символа из алфавита мощностью 256, поскольку
256 = 28 (алфавит такой мощности используется для компьютерного представления информации).
Для измерения больших объемов информации используются производные от байта единицы:
1 килобайт (Кб) = 210 байтов = 1024 байта;
1 мегабайт (Мб) = 210 Кб = 220 байтов = 1 048 576 байтов;
1 гигабайт (Гб) = 210 Мб = 220 Кб = 230 байтов = 1 073 741 824 байта.
КЛАСС УДАЛЕННЫХ АТАК НА КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ
Классом удаленных атак называются атаки несанкционированного доступа к информационным и
программным ресурсам компьютерных сетей. Атаки данного типа сведены в отдельную группу вследствие
принципиальных особенностей в построении сетевых операционных систем.
Удаленные атаки на компьютерные сети классифицируются по нескольким признакам:
1) по характеру воздействия выделяют:
а) активное воздействие на сетевую систему, оказывающее непосредственное влияние на
работу сети и нарушающее политику безопасности, принятую в, данной системе. Большинство
удаленных атак на компьютерные сети являются активными воздействиями. Особенность
удаленного активного воздействия заключается в принципиальной возможности его обнаружения;
б) пассивное воздействие на сетевую систему, не оказывающее непосредственного влияния на
работу сети, но способное нарушить политику безопасности, принятую в данной вычислительной
системе. Именно отсутствие непосредственного влияния на работу сети приводит к тому, что
пассивное удаленное воздействие практически невозможно обнаружить;
2) по цели воздействия. Главной целью практически любой атаки на компьютерную сеть является
несанкционированный доступ к информации. Существуют две возможности доступа к информации —
перехват и искажение:
а) перехват информации — получение доступа к информации, но без возможности ее
искажения;
б) искажение информации — полный контроль над информационным потоком, т.е.
информацию можно не только прочитать, но и изменить.
КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ ВИРУСОВ
Компьютерный вирус можно определить как программу, которая может заражать другие программы,
модифицируя их посредством добавления своей, возможно, измененной, копии (Ф. Коэн). Таким образом,
характерной особенностью вируса является его способность создавать свои собственные копии. Выделяют
следующие классы компьютерных вирусов.
 Загрузочные (Boot) вирусы — это вирусы, скрывающиеся в системных областях дискет или
винчестеров, т.е. в Boot-секторе или в записи Master Boot Record (MRB). Программный код,
содержащийся в вирусе, выполняется сразу же после включения ПК.
 Файловые вирусы — это вирусы, которые копируют сами себя в программный код
приложений. При запуске пользователем инфицированного программного файла вирус
заражает другие исполняемые файлы и активизируется при их вызове.
 Макровирусы — это вирусы, которые используют макроязыки текстовых процессоров и
электронных таблиц и до сих пор воздействовали только на ППП Microsoft Office.
 Программы-шутки — это шуточные вирусы, заявляющие о форматировании жесткого диска,
что заставляет пользователя мгновенно прекращать работу с ПК.
 Браузеры-вредители — это Java-аплеты (программы, написанные на языке Java) и элементы
управления Active-X, которые могут удалять файлы с винчестера пользователя.
31








Логические и часовые бомбы — это вирусы, находящиеся на жестком диске пользователя и
активизирующиеся при определенном его действии или в определенный день.
Вирусы перекрестного заражения — это макровирусы, которые перемещаются между
документами Word и электронными таблицами Excel или базами данных Access.
Многопрофильные вирусы — это вирусы, нападающие на файлы различных типов, они
способны комбинировать технологии файловых и загрузочных вирусов.
Резидентные вирусы — это вирусы, которые располагаются во время процедуры загрузки в
оперативной памяти ПК и остаются активными в фоновом режиме, пока компьютер не
выключится.
Троянские кони — это вирусы, представляющие собой программу, которая совершает
действия, отличные от тех, о которых она сообщает.
Полиморфные вирусы — это вирусы, отличающиеся тем, что для их обнаружения
неприменимы обычные алгоритмы поиска, так как каждая новая копия вируса не имеет со
своим родителем ничего общего.
Автоматические генераторы вирусов — этопрограммы, позволяющие любому человеку, задав
программе-генератору входные параметры, получить ассемблерный текст нового вируса.
Сетевые черви — это вирусы, которые распространяются по глобальным сетям, поражая целые
системы. Эти вирусы копируют на себя компьютеры, связанные через сеть с зараженным
персональным компьютером.
КЛАССИФИКАЦИЯ СОВРЕМЕННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ
СИСТЕМ
Все современные электронные вычислительные машины можно классифицировать по cледующим
категориям:
1) компьютеры IBM PC (персональные компьютеры) — это компьютеры, созданные для обработки
небольших объемов информации. Этот вид компьютеров является наиболее распространенным на
сегодняшний день. Персональные компьютеры используются дома, на предприятиях, в научных
организациях и т.д. Доля IBM-совместимых компьютеров составляет большую часть современного рынка
персональных компьютеров;
2) мэйнфреймы (большие ЭВМ) — это компьютеры, предназначенные для обработки больших
объемов информации. Самый крупный производитель подобных ЭВМ — фирма IBM. Мейнфреймы
характеризуются большой надежностью и высоким быстродействием;
3) супер-ЭВМ — это компьютеры, используемые для решения задач, требующих громадных объемов
вычислений. Основные потребители супер-ЭВМ — военные, метеорологи, геологи и прочие ученые.
Суперкомпьютеры делятся на четыре класса в зависимости от числа потоков команд и данных в
соответствии с классической систематикой Флинна;
4) мини-ЭВМ — это компьютеры, которые занимают промежуточное положение между
персональными компьютерами и мэйнфреймами. Они используются для решения тех задач, для которых
производительности персональных компьютеров недостаточно, а также используются для обеспечения
централизованного хранения и обработки информации. Обычно к мини-ЭВМ подключаются множество
терминалов (дисплеев с клавиатурой) или персональных компьютеров для работы пользователей;
5) рабочие станции — это персональные компьютеры, младшие модели мини-ЭВМ, предназначенные
для работы с одним пользователем. Обычно они имеют такую производительность, как у самых мощных
персональных компьютеров, или больше в зависимости от той области задач, к которой они применяются;
6) компьютеры типа Macintosh — это единственная разновидность персональных компьютеров, не
совместимых со стандартом IBM PC. С появлением в 90-х m для IBM PC-совместимых компьютеров очень
удобных операционных систем сграфическим интерфейсом (WindowsXP, Windows NT, Windows 98, OS/2),
а также многочисленного прикладного программного обеспечения, компьютеры Macintosh фирмы «Apple»
в значительной мере утратили все свои преимущества. Однако компьютеры Macintosh продолжают
применяться в издательском деле, образовании, создании мультимедиа-программ и во многих других
областях;
7) notebook (карманные компьютеры) — это небольшие компьютеры весом около 300—500 г. Обычно
они работают на батарейках, и одного комплекта батареек им хватает на несколько десятков часов.
32
КЛАССИФИКАЦИЯ ЯЗЫКОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ВЫСОКОГО
УРОВНЯ
Высокоуровневые языки программирования применяются в машинно-независимых системах
программирования. Данные системы программирования по сравнению с машинно-ориентированными
системами являются более простыми в использовании.
Языки программирования высокого уровня делятся на следующие виды:
1) Процедурно-ориентированные языки используются как средство записи процедур или алгоритмов
обработки информации для каждого определенного круга задач. Они являются одной из основных
разновидностей языков программирования высокого уровня. Среди наиболее популярных процедурноориентированных, языков можно выделить:
 язык Фортран (Fortran), название которого переводится как Formulae Translation —
«преобразование формул». Первые сообщения, посвященные данному языку, были
опубликованы в 1956 г. специалистами фирмы «IBM». Первоначальный вариант Фортрана в
последующие годы не раз модифицировался и продолжает изменяться и в настоящее время.
Столь длительное его существование объясняется простотой структуры языка. Вначале
Фортран создавался как язык программирования в сфере научных и инженерно-технических
вычислений. Однако его преимущество заключается в том, что на этом языке также легко
описываются задачи с разветвленной логикой, некоторые экономические задачи и особенно
задачи редактирования (составление таблиц, сводок, ведомостей и т.д.). Фортран положен в
основу других языков программирования высокого уровня (например, Бейсика);
 язык Бейсик (BASIC) — «многоцелевой символический обучающий код для начинающих»,
был создан в 1964 г. как язык для обучения программированию. Бейсик по своим
возможностям не уступает Фортрану, а по некоторым параметрам даже превосходит его;
 язык Си (С), созданный в 1970-е гг. сотрудником лаборатории Bell Labs Д. Ритчи. Си
разрабатывался как специальный язык системного программирования для написания
операционной системы UNIX (первоначально реализованной на ассемблере). Эффективность,
экономичность и переносимость данного языка обеспечивают хорошее качество разработки
практически любого вида программного продукта. Использование Си как инструментального
языка позволяет получать быстрые и компактные программы. Во многих случаях программы,
написанные на Си, сравнимы по скорости с программами, написанными на языке ассемблера,
но создаются они гораздо быстрее. В1980-е гг. на основе С был разработан язык C++, который
практически включает язык С, а также средства объектно-ориентированного
программирования;
 язык Паскаль (Pascal), названный в честь французского ученого Б. Паскаля, был разработан в
1968—1971 гг. Н. Виртом. Изначально Паскаль создавался для обучения программированию,
однако в дальнейшем стал широко использоваться для разработки программных средств
профессиональными программистами.
2) проблемно-ориентированные языки. Одной из разновидностей языков программирования высокого
уровня являются проблемно-ориентированные языки, которые возникли в связи с постоянным
расширением области применения вычислительной техники и возникновением целых классов новых задач,
требующих решения. Языки данной группы позволяют программисту четко и коротко сформулировать
задачу, а программы, написанные на основе этих языков, составлены соответственно в терминах решаемой
задачи.
К основным проблемно-ориентированным языкам можно отнести:
 язык ЛИСП (Lisp — List Information Symbol Processing), который был изобретен в 1962 г. Дж.
Маккарти. Благодаря ЛИСПу возникла совершенно новая для программистов область
деятельности — «искусственный интеллект». В настоящее время ЛИСП применяется в
экспертных системах, системах аналитических вычислений и т.п.;
 язык Пролог (Prolog — Programming in Logic), возникший как язык логического
программирования для систем искусственного интеллекта. В основе Пролога лежат средства
логического вывода, решающие запросы с использованием заданной базы фактов и правил, к
которым обращаются как к утверждениям.
3) объектно-ориентированные языки, которые на сегодняшний день являются наиболее бурно
развивающимися. Концепция объектно-ориентированного программирования основывается на том, что в
основе управления процессом реализации программы лежит передача сообщений объектам.
Исходя из этого можно определить следующие характерные свойства объектно-ориентированных
языков программирования:
33
1) свойство абстракции, т.е. наличия формального представления о качествах или свойствах предмета
путем мысленного удаления некоторых частностей или материальных объектов;
2) свойство инкапсуляции, т.е. наличия механизма, связывающего вместе код и данные, которыми он
манипулирует, и защищающего их от внешних помех и некорректного использования;
3) свойство наследования, т.е. наличия процесса, с помощью которого один объект приобретает
свойства другого, т.е. свойство иерархической классификации;
4) свойство полиморфизма, т.е. наличия возможности использовать один и тот же интерфейс для
общего класса действий.
По сравнению с процедурно-ориентированными и проблемно-ориентированными языками
программирования объектно-ориентированные языки характеризуются намного более дружелюбным
пользовательским интерфейсом. Программирование с помощью языков данной группы является более
наглядным и простым, хотя они и являются развитыми версиями процедурных и проблемных языков.
К объектно-ориентированным языкам относятся:
 Visual Basic (» Basic);
 Delphi (» Pascal);
 Visual Fortran (» Fortran);
 C++(»C);
 Prolog++ (» Prolog).
КОММУНИКАЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Коммуникационное оборудование используется для обеспечения работоспособности локальной
вычислительной сети, обеспечения передачи данных в сети и расширения сети. К стандартному
коммуникационному оборудованию относятся следующие устройства:
1) репитер — это устройство, которое используется в том случае, если длина всей ЛВС превышает
максимальную длину сегмента сети. При этом ЛВС делится на несколько сегментов, которые соединяются
через репитер. Основные функции репитера—принятие затухающего сигнала из одного сегмента, его
усиление и передача в другой сегмент. Каждый из сегментов, подключенных к репитеру, должен
использовать одинаковые пакеты и протоколы. При использовании репитера надежность работы всей сети
повышается, так как повреждение одного сегмента ЛВС не окажет влияния на работу всех остальных
сегментов сети;
2) мост — это устройство, позволяющее не только объединять несколько сегментов или локальных
сетей рабочих групп, но и разбивать ЛВС на отдельные сегменты с уменьшенным трафиком. Основное
преимущество мостов заключается в том, что они допускают использование в сети различных протоколов
(например, мост позволяет транслировать пакеты Ethernet в пакеты Token Ring). Для соединения двух ЛВС,
расположенных на значительном расстоянии друг от друга, используются два удаленных моста;
3) модем (МОдулятор-ДЕМодулятор) — это устройство, которое позволяет преобразовать данные из
цифровой формы, в которой они хранятся в компьютере, в аналоговую, в которой они могут быть переданы
по телефонной линии и обратно. Процесс передачи данных по телефонным линиям происходит в форме
электрических колебаний, а в компьютере информация хранится в виде кодов. Для передачи информации
от компьютера через телефонную линию машинные коды необходимо преобразовать в электрические
колебания, т.е. осуществить модуляцию. Для того чтобы адресат смог прочитать на своем компьютере то,
что ему отправлено, электрические колебания должны быть преобразованы обратно в машинные коды
(демодуляция);
4) маршрутизатор — это устройство, используемое при объединении нескольких сетевых сегментов с
различными протоколами и архитектурами. Это коммуникационное оборудование определяет не только
адрес каждого сегмента, но и наилучший маршрут для передачи данных;
5) шлюз — это устройство, которое используется, если две сетевые среды используют разные
коммуникационные протоколы, структуры и форматы данных, сетевые архитектуры, языки. В ЛВС один
компьютер выступает в роли шлюза в том случае, если идет обмен информацией между рабочими
станциями и мэйнфреймом.
34
КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА
Технологии создания и преобразования графических изображений на компьютере требуют
специальных аппаратных и программных средств.
К аппаратным средствам создания и обработки графических изображений относятся:
• монитор и видеокарта, поддерживающая графический режим отображения;
• видеоадаптер;
• ЗD-акселератор;
• манипулятор «мышь»;
• сканер;
• графический планшет;
• дигитайзер;
• принтер;
• графопостроитель.
Ввод графической информации может быть осуществлен с помощью различных устройств:
клавиатуры, мыши, сканера или графического планшета. Каждое из них имеет те или иные достоинства, но
основной характеристикой является удобство использования.
Клавиатура плохо подходит для построения изображений, так как она изначально предназначена для
набора символьной, а не графической информации. Однако применение клавиатуры для ввода графической
информации имеет определенные преимущества. С помощью клавиш можно перемещать курсор каждый раз
на одну позицию. Это позволяет особенно тщательно прорабатывать все детали рисунка. Но ввод
графической информации с клавиатуры производится крайне медленно.
Движения, выполняемые с помощью мыши, чем-то напоминают перемещение карандаша по листу
бумаги. Но чтобы рисовать с помощью мыши, требуется определенный навык и терпение.
С помощью сканера можно ввести в компьютер любое имеющееся у вас плоское печатное изображение
и подвергнуть его дальнейшей обработке по вашему усмотрению.
Имея графический планшет, можно рисовать специальным пером на листе бумаги, а полученное
изображение будет отражаться на экране компьютера.
К программным средствам создания и обработки графических изображений относятся:
• графические редакторы, предназначенные для создания и обработки плоских статичных
изображений;
• средства деловой графики;
• пакеты компьютерной графики для полиграфии;
• презентационные пакеты, используемые для создания разнообразных слайдов к докладам,
рекламным акциям и так далее;
• программы двумерной и трехмерной анимации;
• программы двумерного и трехмерного моделирования,
применяемые для дизайнерских и инженерных разработок;
• программы для научной визуализации.
Графический редактор — это компьютерная программа, предназначенная для создания и
изменения графических изображений (картинок, поздравительных открыток, рекламных объявлений,
приглашений, иллюстраций к докладам и др.), а также для их сохранения на внешних носителях и
печати на бумаге.
Графические редакторы позволяют:
• выбирать цвета, толщину линий и текстуру рисунка;
• изменять масштаб изображения (увеличивать изображение конкретной части рисунка с целью
проработки его мелких деталей);
• с помощью специальных «инструментов» вычерчивать окружности, прямоугольники, и другие
фигуры;
• закрашивать нужную область (заполнять нужным цветом всё изображение или его часть);
• добавлять текстовую информацию (наносить текст на выполняемый рисунок);
• растягивать или повторять очертания изображения, увеличивать или уменьшать размеры
отдельных частей рисунка;
• создавать причудливые окантовки и даже оживлять несложные изображения.
Обычно к графическому редактору прилагаются библиотеки, содержащие множество готовых
картинок (clip-art), которые можно использовать при работе.
35
Важно, что при использовании графического редактора нет необходимости брать новый лист бумаги,
чтобы из-за допущенной ошибки начинать все сначала. Неправильный фрагмент (элемент) просто
удаляется из памяти компьютера, и работа продолжается дальше.
По типу создаваемых изображений графические редакторы делятся на векторные и растровые.
Векторная графика строит изображения из простых базовых элементов типа прямых, эллипсов и так
далее. Полученное изображение хранится в виде набора специальных команд для рисования, которые
зависят от используемой графической программы. Это создает неудобства при использовании изображения в
других графических программах, однако размер векторного изображения обычно можно легко изменить без
потери качества. Векторные изображения часто используются при создании схем, чертежей, шрифтов.
Термин «растр» появился еще в конце XIX века; он означает разложение изображения на отдельные
точки с помощью специальной сетки. При растровом методе сохраняется информация о цвете каждой
точки рисунка или фотографии; он очень точно передает сложные изображения, но зато требует много
памяти и плохо масштабируется (при попытке изменить размеры рисунка его контуры и цветопередача
заметно искажаются).
В мониторах изображение формируется по так называемому RGB-методу (Red — красный, Green —
зелёный, Blue — голубой). Все остальные цвета формируются путем смешения трех перечисленных
базовых, например, смешение красного и зеленого дает желтый, а все три в одинаковой пропорции
порождают белый.
Важной характеристикой растрового изображения является количество цветов. Чем оно больше, тем
лучше цветопередача, но тем больше места занимает полученный рисунок. Так, при увеличении количества
цветов с 16 до 256 размер соответствующего графического файла увеличивается вдвое.
Другим фактором, влияющим на объем графического файла, является размер рисунка — количество
точек в нём. Ясно, что чем больше точек, тем больше объем информации о них. Для уменьшения объема
графического файла следует:
1) оптимально размещать рисунок на листе (окончательная площадь рисунка должна быть
минимально возможной);
2) правильно выбирать формат файла.
Наиболее распространены следующие форматы графических файлов:
• BMP — стандартный графический формат в системе Windows. Его может использовать любое
приложение. Недостаток — очень большой размер.
• GIF — графический формат, использующий внутреннее сжатие, базирующееся на объединении
информации о нескольких идущих подряд точках одинакового цвета.
Дает гораздо меньший объем при абсолютно таком же качестве изображения, что и BMP. Очень
распространен в сети Интернет. Недостаток — рисунок в формате
GIF не может иметь более 256 цветов.
• JPEG — специальный формат со сжатием для хранения многоцветных художественных иллюстраций
и фотографий. Дает уменьшение объема файлов на порядок.
Файлы данного формата являются вторым базовым стандартом в сети Интернет. Недостаток —
преобразование в данный формат является необратимым (восстановленный после сжатия рисунок не
абсолютно идентичен исходному).
В соответствии с описанным разделением имеется два типа редакторов. Для векторной графики
наиболее известны Corel Draw! и Adobe Illustrator; для растровой — Paint и Adobe PhotoShop.
КОМПЬЮТЕРНЫЕ ВИРУСЫ
Компьютерный вирус — это специально написанная программа, которая обладает свойством
дублировать свой код (быть может, изменённый) и таким образом создавать большое количество своих
копий. Известны вирусы различных типов: файловые, загрузочные, макрокомандные и так далее.
Важно своевременно обнаружить вирус. К числу признаков, указывающих на поражение программ
вирусом, относятся:
• неправильная работа программ;
• медленная работа компьютера;
• невозможность загрузки операционной системы;
• исчезновение файлов;
• изменение даты, времени создания файла или его размера;
• существенное уменьшение размера свободной области памяти;
• подача непредусмотренных звуковых сигналов;
36
• частые «зависания» компьютера.
Для обнаружения и удаления компьютерных вирусов, а также для защиты от них разработаны
антивирусные программы. Наиболее известными из них являются DoctorWeb и Антивирус Касперского.
Для того, чтобы не подвергнуть компьютер «заражению» вирусами и обеспечить надежное хранение
информации, необходимо соблюдать следующие простые правила:
1) регулярно тестировать компьютер на наличие вирусов с помощью антивирусных программ;
2) перед считыванием информации с дискет проверять их на наличие вирусов;
3) регулярно обновлять антивирусные программы.
Задание.
Используя антивирусную программу DrWeb протестировать на наличие вирусов гибкий диск.
Описание работы. 1. Запустите программу DrWeb.
2. Дождитесь результатов тестирования оперативной памяти компьютера.
3. Щелчком левой кнопкой мыши на значке диска А: выберите этот диск.
4. Щелкните по кнопке Пуск. Дождитесь окончания тестирования диска и на вопрос «Проверить
следующую дискету?» дайте ответ Нет.
5. Щелкните по кнопке Статистика и проанализируйте результаты тестирования.
6. Закройте программу DrWeb.
ЛИНЕЙНАЯ АЛГОРИТМИЧЕСКАЯ КОНСТРУКЦИЯ
Алгоритм — понятное и точное предписание исполнителю (человеку или автомату) совершить
последовательность действий, направленных на достижение указанной цели или на решение поставленной
задачи. Предписание о выполнении отдельного законченного действия исполнителем называется командой
алгоритма.
Алгоритм, в котором команды выполняются в порядке их естественного следования друг за другом
независимо от каких-либо условий, является алгоритмом линейного типа.
Такими, например, будут алгоритмы вычислений по самым простейшим формулам: формулам
вычисления площади круга, длины окружности, квадрата гипотенузы и так далее.
Каждый алгоритм составляется для конкретного исполнителя. Рассмотрим в качестве исполнителя
алгоритмов компьютер, оснащенный программным обеспечением для разработки, отладки и выполнения
программ на некотором языке программирования (системой программирования). Записанный на языке
программирования алгоритм называется программой. Компьютер работает с информацией, хранящейся
в его памяти. Отдельный информационный объект (число, символ, строка, таблица) называется
величиной. С понятием величины связаны такие характеристики (атрибуты), как:
• имя;
• тип;
• значение.
Всякая обрабатываемая компьютером величина занимает определенное место в его памяти.
Это место определяется именем величины. Значение величины — это информация, хранимая в этом
поле. Существует три основных типа величин, с которыми работает компьютер: числовой, симво37
льный и логический. Как и математические величины, в программировании величины делятся на
переменные и постоянные (константы). Значение константы хранится в выделенном под нее поле
памяти и остается неизменным в течение работы программы. В программировании, как и в
математике, переменные обозначаются символическими именами (идентификаторами). Имя
переменной может состоять из одной или нескольких латинских букв, из латинских букв и цифр:
A, M, АР. Если значением переменной является не число, а некоторый набор символов, то к её имени
добавляется символ $: А1$.
Переменная величина получает значение в результате выполнения команды присваивания,
которая записывается так: <переменная> := <выражение>. Знак «:=» читается «присвоить».
Например: А := В + 5.
Компьютер сначала вычисляет значение выражения, затем присваивает результат
переменной, стоящей слева от знака «:=». При этом тип выражения должен быть совместим с
типом соответствующей переменной.
Свойства присваивания:
1) пока переменной не присвоено значение, она остается неопределенной;
2) значение, присвоенное переменной, сохраняется в ней вплоть до выполнения следующего
присваивания этой переменной нового значения;
3) если мы присваиваем некоторой переменной очередное значение, то предыдущее её значение
теряется безвозвратно.
Пример.
Выражение А := А + 1 является широко распространенным в программировании и означает,
что к текущему значению переменной А добавляется число 1, после чего А теряет своё старое
значение и приобретает новое, на единицу большее предыдущего.
Выражения предназначаются для выполнения необходимых вычислений; они состоят из
операндов (констант, переменных, функций), объединенных знаками операций. Выражения в
языках программирования записываются в виде линейных последовательностей символов (без
подстрочных и надстрочных символов, обыкновенных дробей и так далее).
Различают арифметические, логические и строковые выражения.
Арифметические выражения служат для определения числового значения.
Логическое выражение может принимать одно из двух значений — «истина» или «ложь».
Значениями строковых выражений являются последовательности символов.
Рассмотрим алгоритм, в результате которого переменные А и В обмениваются своими
значениями. Решение вида А := В (В := А) неверно, так как после выполнения первого оператора
присваивания первоначальное значение переменной А (В) будет безвозвратно утеряно, обе
переменные получат одно и то же значение. Введем в исходной задаче промежуточную переменную
М. Алгоритм обмена значениями переменных А и В запишем так:
1)М := А;
2) А := В;
3) В := М.
Исходные данные для решения задачи обычно задаются с помощью команды ввода. Ввод —
это занесение данных с внешних устройств в оперативную память компьютера.
В качестве примера линейного алгоритма с командами ввода и присваивания рассмотрим
алгоритм вычисления длины окружности радиуса R:
1) ввести значение R;
2) S := 3.14 • 2 • R;
3) вывести значение S.
Форма записи данного алгоритма — формулъно-словесная.
Блок-схема — это наглядное графическое изображение последовательности выполнения шагов
программы, для обозначения которых используются определенные геометрические фигуры. Практически
во всех блок-схемах встречаются такие фигуры (блоки) как овал (начало и конец), параллелограмм (ввод и
вывод) и прямоугольник (процесс обработки). Стрелки показывают последовательность выполнения шагов
программы.
Алгоритм вычисления площади сферы радиуса R с помощью блок-схемы можно записать так:
38
ЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОЛУСУММАТОРА. СУММАТОР
ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ
Вспомним, что при сложении двоичных чисел образуется сумма в данном разряде, при этом возможен
перенос в старший разряд. Обозначим слагаемые как А, В, перенос — как Р и сумму — как S. Таблица
сложения одноразрядных двоичных чисел с учетом переноса в старший разряд выглядит следующим
образом:
Из этой таблицы видно, что перенос можно реализовать с помощью операции логического
умножения:
Р =А&В.
Получим теперь формулу для вычисления суммы. Значения суммы близки к результату операции
логического сложения (кроме случая, когда на входы подаются две единицы, а на выходе должен
получиться нуль).
Нужный результат достигается, если результат логического сложения умножить на инвертированный
перенос. Таким образом, для определения суммы можно применить следующее логическое выражение:
Построим таблицу истинности для данного логического выражения и убедимся в правильности нашего
предположения.
Таблица истинности логической функции
Теперь, на основе полученных логических выражений, можно построить из базовых логических
элементов схему полусумматора.
По логической формуле переноса легко определить, что для получения переноса необходимо
использовать логический элемент «И».
Анализ логической формулы для суммы показывает, что на выходе должен находиться элемент
логического умножения «И», который имеет два входа. На один из входов подается результат логического
сложения исходных величин A \/ В, то есть на него должен подаваться сигнал с элемента логического
сложения «ИЛИ».
39
На второй вход требуется подать результат инвертированного логического умножения исходных
сигналов A& B , то есть на второй вход подается сигнал с элемента «НЕ», на вход которого, в свою очередь,
поступает сигнал с элемента логического умножения «И».
Логическая схема полусумматора двоичных чисел:
Данная схема называется полусумматором, так как реализует суммирование одноразрядных
двоичных чисел без учета переноса из младшего разряда.
Полный одноразрядный сумматор должен иметь три входа: А, В — слагаемые и Ро — перенос из
младшего разряда и два выхода: сумма S и перенос Р.
Многоразрядный сумматор процессора состоит из полных одноразрядных сумматоров. Сложение
каждой пары разрядов реализует одноразрядный сумматор, причем выход (перенос) сумматора младшего
разряда подключен ко входу сумматора старшего разряда.
ЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ТРИГГЕРА
Важнейшей структурной единицей оперативной памяти компьютера, а также внутренних регистров
процессора является триггер. Это устройство позволяет запоминать, хранить и считывать информацию
(каждый триггер может хранить 1 бит информации).
Триггер можно построить из двух логических элементов «ИЛИ» и двух элементов «НЕ». Триггер
имеет два входа S (Set — установка) и R (Reset — сброс) и два выхода Q и Q .
Логическая схема триггера:
Если на входы поступают сигналы R = 0 и S = 0,_то триггер находится в режиме хранения, на
выходах Q и Q сохраняются установленные ранее значения.
Если на установочный вход S поступает на короткое время сигнал 1, то триггер переходит в
состояние 1 и после того, как сигнал на входе S станет равен 0, триггер будет сохранять это состояние, то
есть будет хранить 1.
При подаче 1 на вход R триггер перейдет в состояние 0.
Подача на оба входа S и R логической единицы может привести к неоднозначному результату,
поэтому такая комбинация входных сигналов запрещена.
40
ЛОГИЧЕСКОЕ СЛОЖЕНИЕ. ТАБЛИЦА ИСТИННОСТИ
Объединение двух (или нескольких) высказываний с помощью союза «или» называется операцией
логического сложения или дизъюнкцией.
Составное высказывание, образованное в результате логического сложения (дизъюнкции), истинно
тогда, когда истинно хотя бы одно из входящих в него простых высказываний.
Так, из приведенных ниже четырех составных высказываний, образованных с помощью операции
логического сложения, ложно только первое, так как в последних трех составных высказываниях хотя бы
одно из простых высказываний истинно:
(1) «2x2=5 или 3 х 3 = 10»
(2) «2x2=5 или 3x3=9»
(3) «2x2 = 4 или 3x3 = 10»
(4) «2x2 = 4 или 3x3 = 9»
Запишем теперь операцию логического сложения на формальном языке алгебры логики. Операцию
логического сложения (дизъюнкцию) принято обозначать либо знаком «v», либо знаком сложения «+».
Образуем составное высказывание F, которое получается в результате дизъюнкции двух простых
высказываний:
F = A v В.
С точки зрения алгебры высказываний, мы записали формулу функции логического сложения,
аргументами которой являются логические переменные А и В, которые могут принимать значения «истина»
(1) и «ложь» (0).
Сама функция логического сложения F также может принимать лишь два значения «истина» (1) и
«ложь» (0). Значение логической функции можно определить с помощью таблицы истинности данной
функции, которая показывает, какие значения принимает логическая функция при всех возможных
наборах ее аргументов.
Таблица истинности операции логического сложения:
По таблице истинности легко определить истинность составного высказывания, образованного с
помощью операции логического сложения. Рассмотрим, например, составное высказывание «2x2 = 4 или 3 х
3 = 10». Первое простое высказывание истинно (А = 1), а второе высказывание ложно (В = 0), по таблице
определяем, что логическая функция принимает значение «истина» (F = 1), то есть данное составное
высказывание истинно .
ЛОГИЧЕСКОЕ УМНОЖЕНИЕ. ТАБЛИЦА ИСТИННОСТИ
Объединение двух (или нескольких) высказываний в одно с помощью союза «и» называется операцией
логического умножения, или конъюнкцией.
Составное высказывание, образованное в результате операции логического умножения (конъюнкции),
истинно тогда и только тогда, когда истинны все входящие в него простые высказывания.
Так, из приведенных ниже четырех составных высказываний, образованных с помощью операции
логического умножения, истинно только четвертое, так как в первых трех составных высказываниях хотя
бы одно из простых высказываний ложно:
(1) «2 х 2 = 5 и 3 х 3 = 10»
(2) «2 х 2 = 5 и 3 х 3 = 9»
(3) «2 х 2 = 4 и 3 х 3 = 10»
(4) «2 х 2 = 4 и 3 х 3 = 9»
Перейдем теперь от записи высказываний на естественном языке к их записи на формальном языке
алгебры высказываний (алгебры логики). Операцию логического умножения (конъюнкцию) принято
обозначать знаками «&» или «л». Образуем составное высказывание F, которое получается в результате
конъюнкции двух простых высказываний:
41
F = А & В.
С точки зрения алгебры высказываний, мы записали формулу функции логического умножения,
аргументами которой являются логические переменные А и В, которые могут принимать значения «истина»
(1) и «ложь» (0).
Сама функция логического умножения F также может принимать лишь два значения «истина» (1) и
«ложь» (0). Значение логической функции можно определить с помощью таблицы истинности данной
функции, которая показывает, какие значения принимает логическая функция при всех возможных
наборах ее аргументов.
Таблица истинности операции логического умножения:
По таблице истинности легко определить истинность составного высказывания, образованного с
помощью операции логического умножения. Рассмотрим, например, составное высказывание « 2 х 2 =
4 и З х З = 10». Первое простое высказывание истинно (А = 1), а второе высказывание ложно (В = 0), по
таблице определяем, что логическая функция принимает значение «ложь» (F = 0), то есть данное составное
высказывание ложно.
ЛОКАЛЬНЫЕ И ГЛОБАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ.
АДРЕСАЦИЯ В СЕТЯХ
Возможность передачи знаний, информации — основа прогресса всего общества в целом и каждого
человека в отдельности.
С созданием компьютера у человека появился мощный инструмент для работы с информацией.
Сегодня компьютеры хранят огромные объемы информации, позволяют быстро её найти по заданным
признакам, посмотреть на экране, распечатать, переслать другим людям. Проблемы передачи информации в
электронном виде с одного компьютера на другой решаются с помощью компьютерных сетей — множества компьютеров, соединенных линиями передачи информации.
Назначение любой сети:
• доступ к информационным ресурсам;
• совместное использование аппаратных и программных
ресурсов.
Различают локальные и глобальные компьютерные сети.
Локальная сеть (ЛС) объединяет компьютеры, установленные в одном помещении (например,
школьный компьютерный класс) или в одном здании (например, в локальную сеть могут быть объединены
все компьютеры, находящиеся в здании школы). Локальная сеть даёт пользователям возможность получить
совместный доступ к ресурсам компьютеров, а также периферийных устройств (принтеров, плоттеров,
дисков, модемов и др.), подключенных к сети.
ЛС бывают одноранговыми и с выделенным сервером.
В небольших локальных сетях все компьютеры обычно равноправны, то есть пользователи
самостоятельно решают, какие ресурсы своего компьютера сделать общедоступными в сети. Такие сети
называются одноранговыми.
Если в локальной сети более 10 компьютеров, то их целесообразно организовать следующим образом:
выделить одну центральную машину (файл-сервер) и подключить к ней все остальные машины (рабочие
станции, или клиенты). Центральная машина имеет большую дисковую память. В ней хранится
программное обеспечение и другая информация, к которой могут обращаться пользователи сети. На рабочих
станциях дисковая память сравнительно небольшая. Пользователи обращаются к файл-серверу за нужными
им файлами, переписывают их на свои рабочие станции, работают с ними, а затем результаты работы
записывают на диск центральной машины.
Каждый компьютер, подключаемый к локальной сети, должен иметь специальную плату (сетевой
адаптер). Функция сетевого адаптера — передача и приём сигналов, распространяемых по кабелям связи.
Кроме того, компьютер должен быть оснащен сетевой операционной системой.
Важнейшая характеристика локальных сетей — скорость передачи информации по сети, обычно она
находится в диапазоне от 10 до 100 Мбит/с.
42
Соединение компьютеров между собой может производиться с помощью специальных кабелей
различных типов: витой пары, коаксиального, оптоволоконного:
Общая схема соединения компьютеров в ЛС называется топологией сети. Топология определяет
требования к оборудованию, тип используемого кабеля, методы управления обменом, надежность работы,
возможность расширения сети.
Существует три основные топологии сети.
1. При топологии сети «Линейная шина» все компьютеры и периферийные устройства параллельно
подключаются к одной линии связи; информация от каждого компьютера одновременно передается ко всем
остальным компьютерам. При таком соединении компьютеры могут передавать информацию только по
очереди, так как линия связи единственная. Топология «линейная шина» применяется для создания
одноранговой сети.
Достоинства:
• простота добавления новых узлов в сеть (это возможно даже во время работы сети);
• сеть продолжает функционировать, даже если отдельные компьютеры вышли из строя;
• недорогое сетевое оборудование за счет широкого распространения такой топологии.
Недостатки:
• сложность сетевого оборудования;
• сложность диагностики неисправности сетевого оборудования из-за того, что все адаптеры
включены параллельно;
• обрыв кабеля влечет за собой выход из строя всей сети;
• ограничение на максимальную длину линий связи из-за того, что сигналы при передаче
ослабляются и никак не восстанавливаются.
2. Если к каждому компьютеру подходит отдельный кабель из одного центрального узла, то говорят
о топологии типа «Звезда». Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер,
поэтому он предназначен только для обслуживания сети.
Достоинства:
• простота используемого сетевого оборудования;
• выход из строя одного или нескольких периферийных компьютеров никак не отражается на
функционировании оставшейся части сети;
• все точки подключения собраны в одном месте, что позволяет легко контролировать работу сети,
локализовать неисправности сети путем отключения от центра тех или иных периферийных
устройств;
• не происходит затухания сигнала.
Недостатки:
• выход из строя центрального компьютера делает сеть полностью неработоспособной;
• жесткое ограничение количества периферийных компьютеров;
• значительный расход кабеля.
3. При топологии «Кольцо» каждый компьютер передает информацию всегда только одному
компьютеру, следующему за ним в цепочке, а получает информацию только от предыдущего в цепочке
компьютера, и эта цепочка замкнута.
Особенностью кольца является то, что каждый компьютер восстанавливает приходящий к нему сигнал,
поэтому затухание сигнала во всем кольце не имеет никакого значения, важно только не допустить
затухания сигнала между соседними компьютерами.
Достоинства:
• простота добавления новых узлов в сеть, хотя для этого работа сети должна быть приостановлена;
• большое количество компьютеров, которые можно подключить к сети (до 1000);
• высокая устойчивость к перегрузкам.
Недостатки:
• выход из строя хотя бы одного компьютера нарушает работу сети;
• обрыв кабеля хотя бы в одном месте влечет за собой выход из строя всей сети.
При конструировании конкретных сетей могут использоваться и комбинированные топологии.
Глобальная сеть — это система связанных между собой локальных сетей и компьютеров отдельных
пользователей, расположенных в разных странах и на разных континентах. Сеть состоит из связанных
43
между собой узловых компьютеров и присоединенных к ним персональных компьютеров пользователей —
абонентов. Глобальную компьютерную сеть называют телекоммуникационной сетью (от греч. tele — вдаль,
далеко и лат. comunicato — связь).
Каждый компьютер в глобальной сети имеет уникальный идентификатор, что позволяет «проложить
к нему маршрут» для доставки информации.
Обычно в глобальной сети объединены компьютеры, работающие по разным правилам: имеющие
различную архитектуру, системное программное обеспечение и так далее. Поэтому для передачи
информации из одного вида сетей в другой используются специальные устройства — шлюзы.
Протоколы обмена — это наборы правил (соглашения, стандарты) передачи информации в сети.
Для работы в глобальной сети пользователю необходимо иметь соответствующее аппаратное и
программное обеспечение.
Аппаратное обеспечение:
• линии связи;
• сетевые карты;
• модемы;
• серверы.
Программные средства:
• операционная система, поддерживающая режим работы в сети;
• коммуникационные программы, поддерживающие сетевые протоколы.
Для информационных связей в компьютерных сетях часто используются телефонные линии связи.
Для связи узловых компьютеров между собой могут использоваться специально выделенные телефонные
линии. Связь между абонентом и узловой машиной чаще всего осуществляется по коммутируемой
телефонной линии, используемой для обычных телефонных разговоров. Для организации связи в этом
случае каждый раз нужно «дозваниваться» по соответствующему номеру.
Информация в персональном компьютере имеет дискретную двоичную форму, а по линиям
телефонной связи передается непрерывный (аналоговый) электрический сигнал. Устройство, согласующее
работу персонального компьютера и телефонной линии, называется модемом. Модем преобразует двоичный
код компьютера в аналоговый электрический сигнал телефонной сети при передаче информации
(модуляция) и производит обратное преобразование (демодуляция) во время приема информации.
Основная характеристика модема — скорость передачи информации (до 56 Кбит/с).
Самую высококачественную связь обеспечивают оптоволоконные линии цифровой связи.
Оптоволоконный кабель поддерживает скорость передачи данных 10, 100 или 1000 Мбит/с. Данные
передаются с помощью световых импульсов, проходящих по оптическому волокну. Этот кабель дорогой и
сложный в установке, но он обеспечивает полную защиту и позволяет передавать информацию на очень
большие расстояния.
Для связи между удаленными узлами сети используется также беспроводная спутниковая связь.
Для того чтобы в процессе обмена информацией компьютеры могли найти друг друга, в Интернете
существует единая система адресации, основанная на использовании IP-адреса. Каждый компьютер,
подключенный к Интернету, имеет свой уникальный 32-битный IP-адрес (двоичная запись). Таких адресов
более 4 миллиардов (232 = 4 294 967 296).
Интернет является сетью сетей, и система IP-адресации учитывает эту структуру: IP-адрес состоит из
двух частей, одна из которых является адресом сети, а другая — адресом компьютера в данной сети. Адреса
разделяются на три класса: А, В и С. Первые биты адреса отводятся для идентификации класса, в
остальных указывается адрес сети и адрес компьютера в сети:
Так, адрес класса А имеет только 7 бит для адреса сети и 24 бит для адреса компьютера. Следовательно,
может существовать лишь 27 = 128 сетей этого класса, зато в каждой сети может содержаться 224 = 16 777
216 компьютеров.
В десятичной записи IP-адрес состоит из 4 чисел, разделенных точками, каждое из которых лежит в
диапазоне от 0 до 256. Например, IP-адрес сервера Alta Vista — 204.152.190.71.
Первое десятичное число IP-адреса определяет принадлежность компьютера к сети того или иного
класса:
• адреса класса А — число от 0 до 127;
• адреса класса В — число от 128 до 191;
• адреса класса С — число от 192 до 233.
44
Так, сервер Alta Vista относится к сети класса С, адрес которой 204.152.190, а адрес компьютера в сети
— 71.
Человеку трудно запомнить числовой IP-адрес, поэтому для удобства введена доменная система имен
(DNS — Domain Name System), ставящая в соответствие каждому числовому IP-адресу уникальное
доменное имя.
Доменная система имен имеет иерархическую структуру: домены верхнего уровня; домены второго
уровня, домены третьего уровня. Домены верхнего уровня бывают двух типов: географические
(двухбуквенные — каждой стране соответствует двухбуквенный код) и административные (трехбуквенные —
принадлежность к определенной сфере для США). В записи доменного имени домены разделяются
точками.
России принадлежит географический домен ru.
МАГИСТРАЛЬНО-МОДУЛЬНЫЙ ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ
КОМПЬЮТЕРА
В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный
принцип. Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию
компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация компьютера
опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами.
К магистрали подключаются процессор и оперативная память, а также периферийные устройства
ввода, вывода и хранения информации, которые обмениваются информацией на машинном языке
(последовательностями нулей и единиц в форме электрических импульсов). Магистраль (системная шина)
включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управления, которые
представляют собой многопроводные линии.
Шина данных. По этой шине данные передаются между различными устройствами. Например,
считанные из оперативной памяти данные могут быть переданы процессору для обработки, а затем
полученные данные могут быть отправлены обратно в оперативную память для хранения. Таким образом,
данные по шине данных могут передаваться от устройства к устройству в любом направлении.
Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, то есть количеством двоичных
разрядов, которые процессор может передавать и обрабатывать одновременно. Разрядность процессоров
постоянно увеличивалась по мере развития компьютерной техники и в настоящее время составляет 64 бита.
Шина адреса. Выбор устройства или ячейки памяти, куда пересылаются или откуда считываются
данные по шине данных производит процессор. Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет
свой адрес. Адрес передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении от
процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина).
Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой памяти, то есть количество ячеек
оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса. Количество адресуемых ячеек памяти
можно рассчитать по формуле:
N = 21 , где / — разрядность шины адреса.
Разрядность шины адреса постоянно увеличивалась и в современных персональных компьютерах
составляет 36 бит. Таким образом, максимально возможное количество адресуемых ячеек памяти равно:
N = 236 = 68 719 476 736.
Шина управления. По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена
информацией по магистрали. Сигналы управления указывают, какую операцию — считывание или запись
45
информации из памяти нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и
так далее.
МАССИВЫ. ТИПЫ МАССИВОВ
Массив является набором однотипных переменных, объединенных одним именем. Массивы бывают
одномерные, которые можно представить в форме одномерной таблицы, и двумерные, которые можно
представить в форме двумерной таблицы.
Массив состоит из пронумерованной последовательности элементов. Номера в этой последовательности
называются индексами. Каждый из этих элементов является переменной, то есть обладает именем и
значением.
Обозначается массив следующим образом:
ИмяМассива(Индекс)
Здесь Индекс — переменная, принимающая значения — индексы элементов массива.
Массивы могут быть различных типов: числовые, строковые и так далее. Например, одномерный
строковый массив strA(I) , содержащий буквы русского алфавита, можно представить в виде следующей
таблицы:
Переменная I может принимать любые целочисленные значения (в данном случае от 1 до 33).
Обращение к элементу массива производится по его имени, состоящему из имени массива и индекса,
например, strA(5).
Каждый элемент массива может обладать собственным значением. Так, значением элемента массива
strA(5) является строка «д».
Объявление массива производится аналогично объявлению переменной, необходимо только
дополнительно указать диапазон изменения индексов. После объявления массива для его хранения
отводится определенное место в памяти.
Например, объявление одномерного строкового массива, содержащего 33 элемента, производится
следующим образом:
Dim strA(l To 33) As String
МОДЕЛИ ОБЪЕКТОВ И ПРОЦЕССОВ
В своей деятельности — практической, научной, художественной — человек всегда создает некий
заменитель того объекта (предмета, явления, процесса), с которым ему приходится иметь дело. Это может
быть натурная копия, воспроизводящая внешний вид, структуру или поведение реального объекта;
оформленная определенным образом информация об изучаемом объекте.
Создаваемое человеком упрощенное подобие реального объекта принято называть моделью.
Построение человеком моделей реально существующих объектов (предметов, явлений, процессов),
замену реального объекта его подходящей копией, исследование объектов познания на их моделях
называют моделированием.
Выделяют следующие классы моделей:
• материальные (натурные) модели (некие реальные предметы — макеты, муляжи, эталоны) —
уменьшенные или увеличенные копии, воспроизводящие внешний вид моделируемого объекта
(глобус), его структуру (модель кристаллической решетки) или поведение (велотренажер);
• воображаемые модели (геометрическая точка, математический маятник, идеальный газ);
• информационные модели — описания объектов моделирования одним из способов кодирования
информации (словесное описание, схема, чертеж, карта, рисунок, формула, программа и др.)
Можно сказать, что информационная модель — целенаправленно отобранная информация об объекте,
которая отражает наиболее существенные для исследователя свойства этого объекта с учетом цели
создания модели.
46
Существуют различные формы информационных моделей: графические, словесные (вербальные),
математические, табличные:
1. Графические информационные модели предназначены для отображения объектов и явлений в
графической форме. Примерами графических моделей могут служить топографическая карта, чертеж
некоторой детали, схема подземных коммуникаций, графики, содержащие информацию о протекании
(динамике) некоторого процесса.
2. Словесные информационные модели используют предложения на естественных языках для описания
некоторого объекта действительности. Например, гелиоцентрическая модель мира, которую предложил
Коперник, словесно описывалась следующим образом:
• Земля вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца;
• орбиты всех планет проходят вокруг Солнца.
В словесных информационных моделях могут использоваться предложения на формализованных
диалектах естественного языка. Примером такого рода модели является милицейский протокол.
3. В табличных моделях информация об объекте или процессе представляется в виде
прямоугольной таблицы.
В таблице типа «объект—свойство» каждая строка содержит информацию об одном объекте или
событии. Столбцы — отдельные характеристики (свойства) объекта или события. Примером такого рода
модели может служить разворот классного журнала, содержащий сведения об учащихся (порядковый
номер, номер личного дела, ФИО, дату рождения и так далее). На таких табличных моделях построены
реляционные базы данных.
В таблице типа «объект—объект» отражается взаимосвязь между различными объектами. Примерами
таких таблиц могут служить страницы классного журнала, где представлены сведения об итоговой
успеваемости или пропусках занятий учащимися. Для обработки такого рода табличных моделей
предназначены электронные таблицы.
4. Математические модели представляют собой математические соотношения между количественными
характеристиками объекта моделирования. При построении математической модели необходимо:
• выделить предположения, на которых будет основана математическая модель;
• определить, что считать входными параметрами (исходными данными) и выходными параметрами
(результатами);
• записать математические соотношения (формулы, уравнения, неравенства и др.), связывающие
результаты с исходными данными.
Реализация математической модели — это применение определенного метода расчетов значений
выходных параметров по значениям входных параметров.
Методами реализации математических моделей являются:
• технология электронных таблиц;
• составление программ на языках программирования;
• применение математических пакетов (MathCAD);
• применение специализированных программных систем для моделирования.
Реализованные такими средствами математические модели называют компьютерными
математическими моделями.
47
НАЗНАЧЕНИЕ И СОСТАВ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
КОМПЬЮТЕРА. ЗАГРУЗКА КОМПЬЮТЕРА
Компьютер представляет собой вычислительную систему, состоящую из аппаратной части (ее часто
называют английским словом hardware) и программного обеспечения (software). Программное обеспечение
состоит из большого количества самых разнообразных готовых программ, а также программ, написанных
самим пользователем. Для работы компьютера требуется основное программное обеспечение —
операционная система (ОС), поставляемая вместе с ним. Без операционной системы компьютер работать не
может. ОС относится к системному программному обеспечению.
Операционная система — это комплект программ, организующих работу компьютера и
управляющих им. Операционная система выполняет следующие функции:
• управление памятью;
• управление вводом/выводом;
• управление файловой системой;
• защита памяти и программ;
• учет использования ресурсов компьютера;
• управление работой прикладных программ.
В состав современных операционных систем обычно входят следующие основные модули:
• программный модуль, управляющий файловой системой;
• командный процессор, выполняющий команды пользователя (запуск программы, копирование,
удаление, переименование файла, вывода документа на печать и так далее);
• драйверы устройств — специальные программы, управляющие работой подключаемых к
компьютеру устройств (дисководы, монитор, клавиатура, мышь, принтер и др.);
• программные модули, обеспечивающие графический пользовательский интерфейс;
• сервисные программы или утилиты, обслуживающие диски (проверка, сжатие, дефрагментация),
архивирующие файлы и так далее;
• справочная система, позволяющая оперативно получать необходимую информацию о
функционировании операционной системы.
По способу организации диалога с пользователем различают:
• ОС с интерфейсом командной строки;
• ОС с графическим интерфейсом.
Первые операционные системы (например, MS-DOS) вели с пользователем на экране текстового
дисплея диалог, в ходе которого человек и компьютер обменивались сообщениями: человек вводил
очередную команду, а компьютер, проверив её, либо выполнял, либо отвергал по причине ошибки. Такие
системы принято называть ОС с интерфейсом командной строки.
С развитием графических возможностей компьютерной техники командная строка практически
повсеместно была заменена графическим интерфейсом (например, Windows), когда объекты манипуляций в
ОС изображаются в виде небольших рисунков (пиктограмм), а необходимые действия тем или иным
образом выбираются из предлагаемого машиной списка — так называемого меню. При подобном способе
организации диалога набор текста команд на клавиатуре не требуется; вся нагрузка по вводу информации
возлагается на манипулятор «мышь».
Рассмотрим подробно, как осуществляется загрузка компьютера.
В состав компьютера входит постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), содержащее программы
тестирования компьютера и первого этапа загрузки операционной системы BIOS (Basic Input/Output System
— базовая система ввода/вывода). ПЗУ расположено на системной плате и питается от батарейки, поэтому
записанные в нем программы не стираются при выключении компьютера.
После включения компьютера программы BIOS начинают выполняться; информация о ходе этого
процесса отображается на экране монитора. Сначала производится тестирование и настройка аппаратных
средств. Современные компьютеры в основном используют внешние устройства «plug and play»
(переводится — «включил и работай»), поэтому они способны сообщить процессору свои основные
характеристики и условия работы. В случае, если всё оборудование функционирует нормально, происходит
переход к следующему этапу — поиску начального загрузчика операционной системы.
Диск (жесткий, гибкий или лазерный), на котором находятся файлы операционной системы и с
которого производится ее загрузка, называется системным. На этапе загрузки происходит поочерёдное
обращение к имеющимся в компьютере дискам (гибким, жестким, CD-ROM) и поиск на определенном месте
(в первом, так называемом загрузочном секторе диска) специальной программы Master Boot (программазагрузчик операционной системы).
48
Если диск системный, то программа-загрузчик считывается в оперативную память. Затем эта
программа ищет файлы операционной системы на системном диске и загружает их в оперативную память в
качестве программных модулей.
Если системный диск по какой-то причине в компьютере отсутствуют, на экране монитора появляется
сообщение Non system disk, загрузка операционной системы прекращается, и компьютер остается
неработоспособным.
После окончания загрузки операционной системы управление передается командному процессору. В
случае использования интерфейса командной строки на экране появляется приглашение системы, в
противном случае загружается графический интерфейс. После этого можно приступать к работе.
ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ
Операционная система (ОС) — это целый комплекс управляющих программ, выступающих в качестве
интерфейса между компонентами ПК и обеспечивающих наиболее эффективное использование ресурсов
электронной вычислительной машины. Операционная система является основной системной программой,
которая загружается при включении питания компьютера.
Первостепенные функции ОС:
1) получение от пользователя ПК команд или заданий;
2) получение и исполнение программных запросов на запуск, приостановку и остановку других
программу
3) загрузка в оперативную память подлежащих исполнению программ;
4) защита программ от влияния друг на друга, обеспечение сохранности данных и др.
Существует несколько классификаций ОС:
1) классификация ОС по видам пользовательского интерфейса (по Набору приемов, обеспечивающих
взаимодействие пользователей ПК с его приложениями):
а) командный интерфейс, который характеризуется выдачей на экран монитора системного
приглашения для ввода команд с клавиатуры (например, ОС MS-DOS);
б) интерфейс WIMP (или графический интерфейс), который характеризуется графическим
представлением образов, хранящихся на жестком диске (например, ОС Windows различных версий);
в) интерфейс SILK (Speech Image Language Knowledge), который характеризуется
использованием речевых команд при взаимодействии пользователя ПК и приложений. Это
разновидность ОС в настоящий момент находится в стадии своего развития;
2) классификация ОС по режиму обработки задач:
а) ОС, обеспечивающие однопрограммный режим, — способ организации вычислений, когда в
один момент времени они способны выполнять только одну задачу (например, MS-DOS);
б) ОС, обеспечивающие мультипрограммный режим, — способ организации вычислений,
когда на однопроцессорной машине создается видимость выполнения нескольких программ. Различие
между мультипрограммным и мультизадачным режимом заключается в том, что в
мультипрограммном режиме обеспечивается параллельное выполнение нескольких приложений, при
этом пользователь не должен заботиться об организации их параллельной работы, эти функции на себя
берет ОС. В мультизадачном режиме забота о параллельном выполнении и взаимодействии
приложений ложится на прикладных программистов;
3) классификация ОС по поддержке многопользовательского режима:
а) однопользовательские ОС, например MS-DOS, ранние версии Windows и OS/2;
б) многопользовательские (сетевые) ОС, например Windows NT, Windows 2000, Unix.
Основное отличие многопользовательских ОС от однопользовательских ОС — наличие средств
защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЯ «ИНФОРМАЦИЯ». МЕТОДЫ ОЦЕНКИ
КОЛИЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ
Понятие «информация» было введено К. Шеи ионом в середине XX в. в узком техническом смысле
применительно к его теории связи, которая в дальнейшем получила название теории информации. В
современном мире термин «информация» получил гораздо более глубокий смысл. Однако единственного
49
определения термина «информация» не существует. Информация — это любые новые сведения о лицах,
предметах, фактах, явлениях, событиях и процессах независимо от формы их представления. Характерным
свойством информации является ее двойственность: на свойства информации влияют как свойства данных,
составляющих ее содержательную часть, так и свойства методов, взаимодействующих с данными в ходе
информационного процесса. По окончании процесса свойства информации переносятся на свойства новых
данных. Помимо двойственности, информации присущи следующие свойства:
1) объективность — более объективной принято считать ту информацию, в которую методы вносят
меньший субъективный элемент;
2) полнота информации — достаточность данных для принятия решений или для создания новых
данных на основе имеющихся;
3) достоверность — чем более четким является полезный зарегистрированный сигнал (или чем менее
четким является посторонний зарегистрированный сигнал или шум), тем выше достоверность информации;
4) адекватность информации — степень соответствия информации реальному объективному
состоянию дела;
5) доступность информации — мера возможности получить ту или иную информацию;
6) актуальность информации — степень соответствия информации текущему моменту времени.
Существуют четыре метода оценки количества информации:
1) статистический подход, основная идея которого заключается в том, что количество информации
следует рассматривать как меру уменьшения неопределенности о состоянии системы или энтропии
системы;
2) семантический подход, основанный на измерении смыслового содержания информации. В рамках
этого подхода существует несколько направлений. Например, О. X. Шнейдер определял количество
информации с помощью тезаурусной меры. Для того чтобы понять и использовать полученную
информацию, человек должен обладать определенным запасом знаний, т.е. иметь определенный тезаурус.
Поэтому одинаковое содержание информации для различных пользователей будет представлять разную
ценность;
3) прагматический подход, определяющий количество информации как меру полезности информации
для достижения пользователем поставленной цели;
4) структурный подход, связанный с задачами реорганизации, хранения и извлечения информации.
При этом подходе учитываются только физическая и логическая структуры информации.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЯ «СИСТЕМА». ОСНОВНЫЕ
КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМ
Самые первые определения в той или иной форме утверждали, что системой называются элементы и
связи (отношения) между ними. Например, основоположник теории систем Людвиг фон Берталанфи дал
следующее определение системы: «Система—это комплекс взаимодействующих элементов или
совокупность элементов, находящихся в определенных отношениях друг с другом и с окружающей их
средой». А. Холл дал несколько иное по формулировке, но практически идентичное определение системы:
«Система — это множество предметов вместе со связями между предметами и между их признаками». В
дальнейшем в определениях системы появляется понятие цели. Например, в «Философском словаре»
система определяется следующим образом: «Система — это совокупность элементов, находящихся в
отношениях и связях между собой определенным образом и образующих некоторое целостное единство».
В качестве общепринятого определения понятия системы в литературе по теории систем часто
рассматривается следующее определение: «Система — это множество элементов, находящихся в
отношениях и связях друг с другом, которое образует определенную целостность, единство».
В состав любой системы входят следующие компоненты:
1) элемент — простейшая неделимая часть системы или предел членения системы с точек зрения
решения конкретной задачи и поставленной цели;
2) подсистема. Система может быть разделена на элементы не сразу, а последовательным
расчленением на подсистемы, представляющие собой компоненты более крупные, чем элементы, но в то
же время более детальные, 'чем система в целом. Подсистема обладает основными свойствами системы, в
отличие от простой группы элементов;
3) структура. Характеризует наиболее существенные взаимоотношения между элементами и их
группами (компонентами, подсистемами);
4) организация. Внутренняя упорядоченность и согласованность взаимодействия элементов системы;
50
5) связь. Это понятие входит в любое определение системы наряду с понятием «элемент» и
обеспечивает возникновение и сохранение структуры и целостных свойств системы;
6) состояние. Определяется через входные воздействия и выходные сигналы или результаты;
7) поведение. Если система способна переходить из одного состояния в другое, то говорят, что она
обладает поведением;
8) внешняя среда — множество элементов, которые не входят в систему, но изменение их состояния
вызывает изменение поведения системы в целом или отдельных ее подсистем;
9) модель — описание системы, отображающее определенную группу ее свойств;
10) равновесие — это способность системы в отсутствие внешних возмущающих воздействий
сохранить свое состояние сколь угодно долго;
11) Настойчивость — способность системы возвращаться в состояние равновесия под влиянием
внешних возмущающих воздействий;
12) цели и ограничения. Каждая система должна характеризоваться своей целевой функцией при ряде
ограничений.
Классификация систем. Свойства систем
Существует несколько классификаций систем, и в зависимости от решаемой задачи можно выбрать
необходимый признак классификации:
1) классификация по виду отображаемого объекта — технические, биологические, географические и
др.;
2) классификация по виду научного направления — математические, физические, химические и т.п.;
3) классификация по временным зависимостям — динамические и статические;
4) классификация по виду формализованного аппарата представления системы — детерминированные
и стохастические;
5) классификация по типу целеустремленности и взаимодействию с внешней средой — открытые и
закрытые;
6) классификация по сложности структуры и поведения — простые и сложные;
7) классификация по степени организованности — хорошо организованные, плохо организованные
(диффузные), самоорганизующиеся системы.
Представление анализируемого объекта в виде «хорошо организованной системы» — подход,
позволяющий определить элементы системы, их взаимосвязь, правила объединения в более крупные
компоненты, т.е. определить связи между всеми компонентами и целями системы, с точки зрения которых
рассматривается объект или ради достижения которых создается система (например, Солнечная система).
Представление объекта в виде «плохо организованной или диффузной системы» — подход,
характеризующий систему набором параметров и закономерностями, полученными на основе выборки
компонентов, определяющей исследуемый объект или процесс. Полученные выборочные характеристики
или закономерности распространяются на всю систему в целом. Представление объекта в виде
самоорганизующейся системы — подход, позволяющий исследовать наименее изученные объекты и
процессы. Примером самоорганизующейся системы является организация управления на уровне
предприятия, отрасли, государства в целом.
Основные свойства систем:
1) целостность. Возникновение новых интегративных качеств системы, не свойственных, образующим
ее компонентам;
2) относительность. Состав элементов системы, взаимосвязи входных и выходных данных, целей и
ограничений зависят от целей исследователя;
3) делимость. Систему можно представить состоящей из относительно самостоятельных систем.
Каждая из подсистем в этом случае может рассматриваться как отдельная система;
4) закон необходимого разнообразия. Его впервые сформулировал У. Р. Эшби: чтобы создать систему,
способную справиться с решением проблемы, обладающей определенным, известным разнообразием,
нужно, чтобы сама система имела еще большее разнообразие, чем разнообразие решаемой проблемы, или
была способна создать в себе это разнообразие.
ОСНОВНЫЕ ПРОТОКОЛЫ СЕТИ ИНТЕРНЕТ
Сеть Интернет отличается от других глобальных сетей своими протоколами.
51
TCP/IP. Термин TCP/IP характеризует все, что связано с протоколами взаимодействия между
компьютерами в Internet. Это понятие охватывает целое семейство протоколов, прикладные программы и
даже саму сеть. TCP/IP является технологией межсетевого взаимодействия, технологией Internet. Протокол
TCP/IP получил свое название от названия двух коммуникационных протоколов (или протоколов связи): 1)
Transmission Control Protocol (TCP); 2) Internet Protocol (IP). Сеть Internet часто называют TCP/IP-сетью, так
как эти два протокола являются наиболее важными.
В сети Internet действует модель взаимодействия открытых систем (OSI). Согласно данной модели в
сети выделяются 7 уровней взаимодействия между компьютерами. Каждому уровню взаимодействия
соответствует определенный набор протоколов, т.е. правил взаимодействия между ниже- и вышестоящими
уровнями:
1) протоколы физического уровня определяют вид и характеристики линий связи между
компьютерами. В Internet используются практически все известные в настоящее время способы связи (от
простого провода (витая пара) до беспроводного доступа в Сеть);
2) протокол логического уровня занимается управлением передачи информации по каналу. К
протоколам логического уровня для телефонных линий относятся протоколы SLIP (Serial Line Interface
Protocol) и РРР (Point to Point Protocol). Для связи по кабелю локальной сети используются пакетные
драйверы плат ЛВС;
3) протоколы сетевого уровня отвечают за передачу данных между устройствами в разных сетях, т.е.
занимаются маршрутизацией пакетов в сети. К протоколам сетевого уровня принадлежат IP (Internet
Protocol) и ARP (Address Resolution Protocol);
4) протоколы транспортного уровня управляют передачей данных из одной программы в другую. К
протоколам транспортного уровня принадлежат TCP (Transmission Control Protocol) и UDP (User Datagram
Protocol);
5) протоколы уровня сеансов связи (канального уровня) отвечают за установку, поддержание и
уничтожение соответствующих каналов связи. В Internet этим занимаются TCP и UDP протоколы, а также
протокол UUCP (Unix to Unix Copy Protocof);
6) протоколы представительского уровня занимаются обслуживанием прикладных программ. К таким
программам относятся telnet-сервер, FTP-сервер, Gopher-сервер, NFS-сервер, NNTP (Net News Transfer
Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), P0P3 (Post Office Protocol) и т. д;
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ИНСТАЛЛЯЦИИ ПРОГРАММНОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Современное программное обеспечение (ПО) нуждается в специальной процедуре установки,
поскольку оно обычно вносит некоторые изменения в программную среду компьютера.
Инсталляция программного обеспечения (обычно соответствующая программа-инсталлятор
называется SETUP или INSTALL), как правило, состоит из следующих этапов:
1. Идентификация пользователя и работа с лицензионным соглашением:
• ввод имени пользователя, обладающего лицензией на данный программный продукт;
• ввод названия организации;
• для коммерческого ПО — ввод кодового ключа;
• демонстрация пользователю текста лицензионного соглашения, где четко оговорены права и
обязанности, связанные с использованием данного программного обеспечения; продолжение
установки считается согласием выполнять лицензионное соглашение.
2. Проверка возможности работы нового ПО на данном компьютере:
• проверка аппаратного обеспечения компьютера и его соответствия требованиям программы
(необходимое свободное место на диске, объем оперативной памяти, возможности видеосистемы,
наличие необходимых устройств);
• проверка программного обеспечения компьютера и его соответствия требованиям новой программы
(версия ОС, наличие на компьютере аналогичного программного обеспечения или более ранних версий
данного ПО).
3. Выбор или создание каталога, в который будет установлена программа.
4. Выбор тех компонентов программы, которые требуется установить для данного пользователя; часто
для упрощения процедуры предусмотрены минимальная и типичная установки, а также установка по
выбору.
52
5. Установка необходимых файлов на компьютер:
• копирование файлов программы с дистрибутивного источника (дискеты или CD-диска) в указанный
каталог;
как правило, инсталляционная информация хранится в сжатом виде, поэтому попутно производится
разархивирование;
• копирование требуемых библиотек в системные каталоги;
• создание или модификация существующих системных файлов, внесение в центральную базу данных
Windows (реестр) информации о программе и ее особенностях.
6. Подключение к существующей на компьютере программной среде:
• создание пунктов системного меню и ярлыков для запуска программы;
• установление связей между определенными типами документов (файлов) и новой программой.
7. Подготовка возможности деинсталляции программы.
Задание.
Выполнить установку одной из программ серии «1С: Репетитор».
Описание работы.
1. Поместите выбранный диск в привод CD.
2. Следуйте указаниям программы-инсталлятора, появляющимся на экране компьютера.
3. Внимательно отслеживайте на экране и будьте готовы объяснить все описанные выше этапы
инсталляции.
4. Корректно выполните деинсталляцию программы, воспользовавшись для этой цели соответствующим
пунктом меню 1С: Репетитор — установка программ.
ОСНОВЫ АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ
Для облегчения труда программистов созданы языки программирования — формальные языки,
кодирующие алгоритмы в привычном для человека виде (в виде предложений). Язык программирования
определяется заданием алфавита и точным описанием правил построения предложений (синтаксисом).
Типы данных. Основными типами данных в алгоритмических языках программирования являются
переменные и массивы.
Переменные задаются именами, определяющими области памяти, в которых хранятся их значения.
Значениями переменных могут быть данные различных типов. Значениями переменных числовых типов
(Byte, Integer, Long, Single, Double) являются числа, логических (Boolean) — True (Истина) или False
(Ложь), строковых (String) — последовательности символов и так далее. Названия типов переменных
являются ключевыми словами языка и поэтому выделяются.
Над различными типами переменных допустимы различные операции. Над числовыми переменными
возможны арифметические операции, над логическими переменными — логические операции, над
строковыми — операции преобразования символьных строк и так далее.
Массив является набором однотипных переменных, объединенных одним именем. Массивы бывают
одномерные, которые можно представить как одномерные таблицы и двумерные, которые можно
представить как двумерные таблицы. Массивы также могут быть различных типов: целочисленные,
вещественные, строковые и так далее.
Операторы. В алфавит языка могут входить буквы, цифры, математические символы, а также так
называемые ключевые слова, например If (если), Then (тогда), Else (иначе). Из исходных символов
(алфавита) по правилам синтаксиса строятся предложения, обычно называемые операторами. Пример
оператора условного перехода: If A>B Then X=A+B Else X=A*B.*
Алгоритмические языки программирования, или их еще называют структурные языки
программирования, представляют алгоритм в виде последовательности основных алгоритмических
структур: линейной, ветвления, цикла. Различные типы алгоритмических структур кодируются на языке
программирования с помощью соответствующих операторов: ветвление с помощью оператора If-Then-Else,
цикл со счетчиком с помощью оператора For-Next и так далее.
*
Здесь и далее в вопросах, посвященных языкам программирования, примеры приводятся на языках Basic и Visual Basic.
53
В операторы, кроме ключевых слов, могут входить арифметические, строковые и логические
выражения.
Арифметические выражения могут включать в себя: числа, переменные, знаки арифметических
выражений, стандартные функции и круглые скобки. Например, арифметическое выражение, которое
позволяет определить величину гипотенузы прямоугольного треугольника, записывается следующим
образом: SQR(A*A+B*B) .
Порядок вычисления арифметических выражений производится в соответствии с общеизвестным
порядком выполнения арифметических операций (возведение в степень, умножение или деление, сложение
или вычитание), который может изменяться с помощью скобок.
В состав строковых выражений могут входить переменные строкового типа, строки (строками
являются любые последовательности символов, заключенные в кавычки) и строковые функции. Пример
строкового выражения:
"инф''+Mid ("информатика", 3, 5) +strA
В состав логических выражений кроме логических переменных могут входить числа, числовые или
строковые переменные или выражения, которые сравниваются между собой с использованием операций
сравнения (>, <, =, >=, <=).
Логическое выражение может принимать лишь два значения: «истина» или «ложь». Например: 5 > 3
— истинно; 2*2 = 5 — ложно
Над элементами логических выражений могут производиться логические операции, которые
обозначаются следующим образом: логическое умножение — And, логическое сложение — Or и
логическое отрицание Not.
Функции. Понятие функции в языках программирования близко к понятию функции в математике.
Функция может иметь один или более аргументов. Для каждого набора аргументов можно определить
значение функции. В программировании говорят, что функция возвращает свое значение, если заданы
значения ее аргументов. Функции обычно входят в состав выражений, значения которых присваиваются
переменным.
Функции могут быть различных типов, которые определяются возможными типами значений
аргументов и самой функции:
Процедуры. При разработке сложного алгоритма целесообразно стараться выделить в нем
последовательности действий, которые выполняют решение каких-либо подзадач и могут многократно
вызываться из основного алгоритма. Такие алгоритмы называются вспомогательными и в алгоритмических
языках программирования реализуются в форме процедур (подпрограмм), которые вызываются из основной
программы.
Каждой процедуре дается уникальное название — имя процедуры. Устанавливается список входных и
выходных параметров процедуры.
Список входных параметров представляет собой набор переменных, значения которых должны быть
установлены до начала выполнения процедуры.
Список выходных параметров представляет собой набор переменных, значения которых должны быть
установлены после окончания выполнения процедуры.
54
ОСНОВЫ ЯЗЫКА РАЗМЕТКИ ГИПЕРТЕКСТА (HTML)
Основа используемой в HTML технологии состоит в том, что в обычный текстовый документ
вставляются управляющие символы (тэги) и в результате мы получаем текстовый документ, который при
просмотре в браузере мы видим в форме Web-страницы. Браузер при загрузке Web-страницы представляет
ее на экране монитора в том виде, который задается тэгами, с помощью тэгов можно изменять размер, начертание и цвет символов, фон, определять положение текста на странице, вставлять изображения,
гиперссылки и так далее.
Тэги могут быть одиночными или парными, для которых обязательно наличие открывающего и
закрывающего тегов (такая пара тэгов называется контейнером). Закрывающий тэг содержит прямой слеш
(/) перед обозначением. Тэги могут записываться как прописными, так и строчными буквами.
HTML-код страницы помещается внутрь контейнера <HTML></HTML>. Без этих тэгов браузер не в
состоянии определить формат документа и правильно его интерпретировать. Web-страница разделяется на
две логические части: заголовок и содержание.
Заголовок Web-страницы заключается в контейнер <HEAD></HEAD> и содержит название
документа и справочную информацию о странице (например, тип кодировки), которая используется
браузером для правильного отображения страницы.
Название Web-страницы содержится в контейнере <TITLE></TITLE> и отображается при
просмотре страницы в строке заголовка браузера. Назовем нашу Web-страницу «Компьютер»:
<HEAD>
<ТIТLE>Компьютер</ТIТLE>
</HEAD>
Основное содержание страницы помещается в контейнер <BODY></BODY> и может включать текст,
таблицы, бегущие строки, ссылки на графические изображения и звуковые файлы и так далее. Поместим
для начала на страницу текст «Все о компьютере»:
<BODY>
Все
о
компьютере
</BODY>
Созданную Web-страницу необходимо сохранить в виде файла. Принято сохранять титульный
файл сайта, то есть тот, который первый загружается в браузер, под именем index.htm. В качестве
расширения файла Web-страницы можно также использовать html.
Форматирование текста. С помощью HTML-тэгов можно задать различные параметры
форматирования текста. Размер шрифта для имеющихся в тексте заголовков задается тэгами от <Н1>
(самый крупный) до <Н6> (самый мелкий). Заголовок страницы целесообразно выделить самым крупным
шрифтом:
<Н1>Все
о
компьютере</Н1>
Некоторые тэги имеют атрибуты, которые являются именами свойств и могут принимать
определенные значения. Так, заголовок по умолчанию выровнен по левому краю страницы, однако принято
заголовок размещать по центру.
Задать тип выравнивания заголовка позволяет атрибут ALIGN тэга заголовка, которому требуется
присвоить определенное значение. Выравнивание по правой границе окна реализуется с помощью
ALIGN="right", а по центру — ALIGN="center".
<Н1
ALIGN="center">Bce
о
компьютере</Н1>
С помощью тэга FONT и его атрибутов можно задать параметры форматирования шрифта любого
фрагмента текста. Атрибут FACE позволяет задать гарнитуру шрифта (например, FACE="Arial")> атрибут
SIZE — размер шрифта (например, SIZE=4), атрибут COLOR — цвет шрифта (например, COLOR="blue").
Значение атрибута COLOR можно задать либо названием цвета (например, "red", "green", "blue" и так
далее), либо его шестнадцатеричным значением. Шестнадцатеричное представление цвета использует RGBформат "#RRGGBB", где две первые шестнадцатеричные цифры задают интенсивность красного (red), две
следующие — интенсивность зеленого (green) и две последние — интенсивность синего (blue) цветов.
Минимальная интенсивность цвета задается шестнадцатеричным числом 00, а максимальная — FF. Легко
догадаться, что синему цвету будет соответствовать значение "#0000FF".
Таким образом, задать синий цвет заголовка можно с помощью тэга FONT с атрибутом COLOR:
<FONT
COLOR="blue">
<Н1
ALIGN="center">Bce
о
компьютере</Н1>
</FONT>
55
Заголовок целесообразно отделить от остального содержания страницы горизонтальной линией с
помощью одиночного тэга <HR>.
Разделение текста на абзацы производится с помощью контейнера <Р></Р>. При просмотре в браузере
абзацы отделяются друг от друга интервалами. Для каждого абзаца можно задать определенный тип
выравнивания.
Вставка изображений. Для вставки изображения используется тэг <IMG> с атрибутом SRC, который
указывает на место хранения файла на локальном компьютере или в Интернете. Если графический файл
находится на локальном компьютере в том же каталоге, что и файл Web-страницы, то в качестве значения
атрибута SRC достаточно указать только имя файла:
<IMG
SRC="computer.gif">
Если файл находится в другом каталоге на данном локальном компьютере, то значением атрибута
должно быть полное имя файла, включая путь к нему в иерархической файловой системе. Например:
<IMG
SRC="C:\computer\computer.gif">
Если файл находится на удаленном сервере в Интернете, то должен быть указан URL-адрес этого файла.
Например:
<IMG SRC="http://www.server.ru/computer.gif">
Вставка гиперссылок. Гиперссылка состоит из двух частей: указателя ссылки и адресной части
ссылки. Указатель ссылки — это то, что мы видим на Web-странице (текст или рисунок), обычно
выделенный синим цветом и подчеркиванием. Активизация гиперссылки вызывает переход на другую
страницу.
Адресная часть гиперссылки представляет собой URL-адрес документа, на который указывает
ссылка. URL-адрес может быть абсолютным и относительным. Абсолютный URL-адрес документа
полностью определяет компьютер, каталог и файл, в котором располагается документ.
Адрес документа, находящегося на локальном компьютере, будет включать в себя путь к файлу и имя
файла, например:
С:/Web-сайт/filename.htm
Адрес документа, находящегося на удаленном компьютере в Интернете, будет включать имя
сервера Интернета, путь к файлу и имя файла, например:
http://www.host.ru/Web-сайт/filename.htm
ПАМЯТЬ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА (ПК)
Память персонального компьютера (ПК) типа IBM PC функционально разделяется на внутреннюю и
внешнюю память. Внутренняя (основная) память) — это запоминающее устройство, напрямую связанное с
процессором и предназначенное для хранения выполняемых программ и данных, непосредственно
участвующих в вычислениях. Обращение к внутренней памяти ПК осуществляется с высоким
быстродействием, однако она имеет ограниченный объем, определяемый системой адресации машины.
Внутренняя па- мять делится на оперативную (ОЗУ) и постоянную (ПЗУ) память:
1) оперативная память необходима для приема, хранения и выдачи информации, и по объему она
занимает большую часть внутренней памяти. Содержимое оперативной памяти при выключении питания
ПК теряется;
2) постоянная память необходима для хранения и выдачи информации. Содержимое постоянной
памяти заполняется при изготовлении ПК и не может быть изменено в обычных условиях эксплуатации. В
постоянной памяти хранятся часто используемые программы и данные. При выключении питания ПК
содержимое постоянной памяти сохраняется.
Внешняя память — это запоминающее устройство, которое конструктивно отделено от центральных
устройств ПК (процессора и внутренней памяти), имеет собственное управление и выполняет запросы
процессора без его непосредственного вмешательства. Внешняя память используется для размещения
больших объемов информации и обмена ею с оперативной памятью. К внешним запоминающим
устройствам (ВЗУ) относятся:
1) гибкие диски (дискеты) — это устройства, предназначенные для переноса документов и программ
небольших объемов с одного компьютера на другой, а также для хранения и создания архивных копий
информации. В ПК используются накопители для дискет размером 3,5 дюйма и емкостью 0,7 и 1,44 Мб;
2) накопители на жестком диске (винчестеры) — это устройства, предназначенные для постоянного
хранения информации (например, программ операционной системы, часто используемых пакетов
прикладных программ ит.д.). Современные винчестеры имеют емкость от 20 Гбайт и выше;
3) CD-ROM (Compact Disk-Read Only Memory) — это устройства, предназначенные для считывания
56
компакт-дисков (CD). Емкость стандартного CD-диска — 700 Мб. CD-RW-привод (Compact Disk
Rewritable) — это устройство, предназначенное не только для считывания, но и для записи компакт-дисков;
4) DVD-ROM (Digital Versatile Disk-Read Only Memory) — это устройства, предназначенные для
чтения DVD-дисков. Емкость DVD-дисков колеблется от 4,7 Гб до 17 Гб. DVD-RW-привод — это
устройство, предназначенное не только для чтения, но и для записи DVD-дисков.
ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ В ИНТЕРНЕТЕ. СИСТЕМА
АДРЕСАЦИИ В ИНТЕРНЕТЕ
В сети Интернет, как и в локальных вычислительных сетях, информация передается в виде отдельных
блоков, называемых пакетами. При передаче длинного сообщения оно разбивается на определенное число
блоков. Каждый из этих блоков включает в себя адреса отправителя и получателя данных, а также
некоторую служебную информацию. Каждый пакет данных передается по Интернету независимо от
остальных, причем они могут передаваться различными маршрутами. По прибытии пакетов к пункту
назначения из них формируется исходное сообщение, т.е. происходит коммутация пакетов.
В Интернете используются несколько разновидностей адресов:
1) IP-адрес — это основной сетевой адрес, который присваивается каждому компьютеру при входе в
сеть. IP-адрес обозначается как четыре десятичных числа, разделенных точками, например 122.08.45.7. В
любой позиции каждое значение может изменяться от 0 до 255. Это глобальная нумерация, т.к. любой
компьютер, подключенный к Интернету, имеет свой уникальный IP-адрес. IP-адреса делятся на классы в
соответствии с масштабом сети, к которой подключается пользователь.
Адреса класса А используются в больших сетях общего пользования.
Адреса класса В используются в сетях среднего размера (сетях больших компаний, научноисследовательских институтов, университетов).
Адреса класса С используются в сетях с небольшим числом компьютеров (сетях небольших компаний
и фирм).
Существуют также адреса класса D, которые предназначены для обращения к группам компьютеров, и
зарезервированные адреса класса Е;
2) доменный адрес — это символьный адрес, имеющий строгую иерархическую структуру, например
yandex.ru. В доменном адресе справа указывается домен верхнего уровня. Он может быть 2-, 3-, 4буквенным, например:
a) com — коммерческая организация;
б) edu — образовательное учреждение;
в) net — сетевая администрация;
д) firm — частная фирма и др.
Двухбуквенный домен указывает на географическое расположение ресурса, например: m — РФ; иа —
Украина; us — США и т.д. Слева в доменном адресе указывается название сервера. Перевод доменного
адреса в IP-адрес происходит автоматически с помощью системы доменных имен (DNS) — Domain Name
System). Система доменных имен определяется как метод назначения имен путем передачи сетевым
группам ответственности за их подмножество имен;
3) URL-адрес (Universal Recourse Locator) — это универсальный адрес, который применяется для
обозначения имени каждого объекта хранения в Интернете. Данный адрес имеет определенную структуру:
протокол передачи данных://имя_компьютера/каталог/подкаталог/.../ имя_файла,
например http://rambler.ru/ doc.html.
ПЕРЕМЕННАЯ В ПРОГРАММИРОВАНИИ
Переменные играют важнейшую роль как в алгоритмических, так и в объектно-ориентированных
языках программирования (в частности в языке Visual Basic). Переменные предназначены для хранения и
обработки данных в программах.
Переменные задаются именами, которые определяют области памяти, в которых хранятся их
значения. Значениями переменных могут быть данные различных типов (целые или вещественные числа,
последовательности символов, логические значения и так далее).
57
Переменная в программе представлена именем и служит для обращения к данным определенного
типа, конкретное значение которых хранится в ячейках оперативной памяти.
Типы переменных. Тип переменной определяется типом данных, которые могут быть значениями
переменной. Значениями переменных числовых типов (Byte, Integer, Long, Single, Double) являются числа,
логических (Boolean) — True или False, строковых (String) — последовательности символов и так далее.
Обозначения типов переменных являются ключевыми словами языка и поэтому выделяются.
Над различными типами данных (различными типами переменных) допустимы различные
операции. Над числовыми переменными возможны арифметические операции, над логическими
переменными — логические операции, над строковыми — операции преобразования символьных строк и
так далее.
Различные типы данных требуют для своего хранения в оперативной памяти компьютера различное
количество ячеек (байтов). Для хранения целого числа в интервале от 0 до 255 в переменной типа Byte
достаточно одной ячейки памяти (одного байта), для хранения вещественного числа с двойной точностью в
переменной типа Double требуется уже восемь ячеек (восемь байтов), а для хранения символьной строки
в переменной типа String требуется одна ячейка на каждый символ:
Имя переменной. Имя каждой переменной (идентификатор) уникально и не может меняться в процессе
выполнения программы. Имя переменной может состоять из различных символов (латинские и русские
буквы, цифры и так далее), но должно обязательно начинаться с буквы и не должно включать знак «.»
(точка). Количество символов в имени не может быть более 255.
Например, числовую переменную можно назвать А или Число, а строковую — А или Строка. Однако
разработчик языка Visual Basic — фирма Microsoft рекомендует для большей понятности текстов программ
для программиста в имена переменных включать особую приставку, которая обозначает тип
переменных. Тогда имена целочисленных переменных целесообразно записать как intA или intЧисло, а
строковых — strA и strСтрока.
Объявление типа переменной. Важно, чтобы не только разработчик программы (программист)
понимал, переменные какого типа используются в программе, но это мог учесть и исполнитель
программы (компьютер). Второе даже еще более важно, так как если компьютер не будет «знать»,
переменная какого типа используется в программе, он будет считать ее переменной универсального типа
Variant и отведет для ее хранения в памяти 16 или более ячеек. Это будет приводить к неэффективному
использованию памяти и замедлению работы программы.
Для объявления типа переменной используется оператор определения переменной. Синтаксис
(правило записи) этого оператора следующий:
Dim ИмяПеременной [As ТипПеременной]
58
С помощью одного оператора можно объявить сразу несколько переменных, например:
Dim intЧисло As Integer, strСтрока As String
Переменные, значения которых не меняются в процессе выполнения программы, называются
константами. Синтаксис объявления констант следующий:
Const ИмяКонстанты [As Тип]= ЗначениеКонстанты
Операция присваивания. Переменная может получить или изменить значение с помощью
оператора присваивания. Синтаксис этого оператора следующий:
[Let] ИмяПеременной = Выражение
Ключевое слово Let в большинстве случаев не используется.
При выполнении оператора присваивания переменная, имя которой указано слева от знака
равенства, получает значение, равное значению выражения (арифметического, строкового или логического),
которое находится справа от знака равенства.
Например, после выполнения фрагмента программы
intA = 3
intB = 4
intC = intA^2 + intB^2
целочисленная переменная intC примет значение, равное числу 25.
ПОЗИЦИОННЫЕ И НЕПОЗИЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ
Для записи информации о количестве объектов используются числа. Числа записываются с
использованием особых знаковых систем, которые называются системами счисления. Алфавит системы
счисления состоит из символов, которые называются цифрами. Например, в десятичной системе числа
записываются с помощью десяти всем хорошо известных цифр: 0, 1, 2 и так далее.
Система счисления — это знаковая система, в которой числа записываются по определенным
правилам с помощью символов некоторого алфавита, называемых цифрами.
Все системы счисления делятся на две большие группы: позиционные и непозиционные. В
позиционных системах счисления значение цифры зависит от ее положения в числе, а в непозиционных —
не зависит.
Самой распространенной из непозиционных систем счисления является римская. В качестве цифр в
римской системе используются: I (1), V (5), X (10), L (50), С (100), D (500), М (1000). Значение цифры не
зависит от ее положения в числе. Например, в числе XXX (30) цифра X встречается трижды и в каждом
случае обозначает одну и ту же величину — число 10, три раза по 10 в сумме дают 30.
В позиционных системах счисления количественное значение цифры зависит от ее позиции в числе.
Наиболее распространенными в настоящее время позиционными системами счисления являются десятичная,
двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная. Каждая позиционная система имеет определенный алфавит
цифр и основание.
В позиционных системах счисления основание системы равно количеству цифр (знаков в ее алфавите)
и определяет, во сколько раз различаются значения цифр соседних разрядов числа.
Десятичная система счисления имеет алфавит цифр, который состоит из десяти всем известных, так
называемых арабских, цифр, и основание равное 10, двоичная — две цифры и основание 2, восьмеричная
— восемь цифр и основание 8, шестнадцатеричная — шестнадцать цифр (в качестве цифр используются и
буквы латинского алфавита) и основание 16.
Позиционные системы счисления:
Наиболее распространенной позиционной системой счисления является десятичная система.
Рассмотрим в качестве примера десятичное число 555. Цифра 5 встречается трижды, причем самая правая
обозначает пять единиц, вторая справа — пять десятков и, наконец, третья справа — пять сотен.
Позиция цифры в числе называется разрядом. Разряд числа возрастает справа налево, от младших
разрядов к старшим. Например, в десятичной системе цифра в крайней справа позиции обозначает
59
количество единиц, цифра, смещенная на одну позицию влево, обозначает десятки, еще левее — сотни, затем
тысячи и так далее.
Число 555 записано в привычной для нас свернутой форме. Мы настолько привыкли к такой форме
записи, что уже не замечаем, как в уме умножаем цифры числа на различные степени числа 10.
В развернутой форме записи числа такое умножение производится в явной форме. Так, в развернутой
форме запись числа 555 в десятичной системе будет выглядеть следующим образом:
55510 = 5 • 102 + 5 • 101 + 5 • 10°.
Число в позиционной системе счисления записывается в виде суммы степеней основания (в данном
случае 10), в качестве коэффициентов при которых выступают цифры данного числа.
Для записи десятичных дробей используются отрицательные значения степеней основания. Например,
число 555,55 в развернутой форме будет записано следующим образом:
555,5510 = 5 • 102 + 5 • 101 + 5 • 10° + 5 • 10-1 + 5 • 10-2
В общем случае в десятичной системе запись числа А10, которое содержит п целых разрядов числа и т
дробных разрядов, производится следующим образом:
Коэффициенты an в этой записи являются цифрами десятичного числа, которое в свернутой форме
записывается следующим образом:
Из вышеприведенных формул видно, что умножение или деление десятичного числа на 10
(величину основания) приводит к перемещению запятой, отделяющей целую часть от дробной на
один разряд вправо или влево. Пример:
555,5510 • 10 = 5555,510
555,5510 : 10 = 55,55510
В двоичной системе основание равно 2, а алфавит состоит из двух цифр (0 и 1). Следовательно, числа
в двоичной системе в развернутой форме записываются в виде суммы сте пеней основания 2 с
коэффициентами, в качестве которых выступают цифры 0 или 1.
Приведём пример развёрнутой записи двоичного числа:
А2 = 1 • 22 + 0 • 21 + 1 • 2° + 0 • 2-1 + 1 • 2-2,
В свёрнутой форме это число выглядит так:
А2 = 101,012.
В общем случае в двоичной системе запись числа А 2, которое содержит л целых разрядов
числа и т дробных разрядов, производится следующим образом:
Коэф ф ициенты an в этой записи я вляютс я циф рами (0 или 1) двоичного числа, которое в
свернутой форме записывается следующим образом:
Из вышеприведенных формул видно, что умножение или деление двоичного числа на 2
(величину основания) приводит к перемещению запятой, отделяющей целую часть от дробной на
один разряд вправо или влево. Пример:
101,012 • 2 = 1010,12
101,012 : 2 = 10,1012
Возможно использование множества позиционных систем счисления, основание которых равно
или больше 2. В системах счисления с основанием q (q-ичная система счисления) числа в развернутой
форме записываются в виде суммы ряда степеней основания q с коэффициентами, в качестве которых
выступают цифры 0, 1, q-1.
В развёрнутой форме число в системе счисления с основанием q (g-ичная система счисления)
записывается следующим образом:
Коэффициенты an в этой записи являются цифрами числа, записанного в q-ичной системе
счисления.
60
Так, в восьмеричной системе основание равно восьми (q = 8), тогда записанное в свернутой
форме восьмеричное число А8 = 673,28 в развернутой форме будет иметь вид:
А8 = 6 • 82 + 7 • 81 + 3 • 8° + 2 • 8-1.
В шестнадцатеричной системе основание равно шестнад цати (q = 16), тогда записанное в
свернутой форме шестнадцатеричное число A16 = 8A,F16 в развернутой форме будет иметь вид:
А16 = 8 • 161 + А • 16° + F • 16-1.
Если выразить шестнадцатеричные цифры через их десятичные значения (А = 10, F = 15), то
запись числа примет вид:
А16 = 8 • 161 + 10 • 16° + 15 • 16-1.
ПОНЯТИЕ АЛГОРИТМА. СВОЙСТВА АЛГОРИТМА.
ИСПОЛНИТЕЛИ АЛГОРИТМОВ
Алгоритм — понятное и точное предписание исполнителю (человеку или автомату) совершить
последовательность действий, направленных на достижение указанной цели или на решение
поставленной задачи.
Само слово «алгоритм» происходит от латинской формы написания имени великого математика IX
века аль-Хорезми (Muhammed ibn Musa al Horesmi), который сформулировал правила выполнения
арифметических действий. Первоначально под алгоритмами и понимали только правила выполнения
четырех арифметический действий над многозначными числами, а в дальнейшем это понятие стало
использоваться для обозначения последовательности действий, приводящих к решению поставленной
задачи.
Предписание о выполнении отдельного законченного действия исполнителем называется командой
алгоритма. Совокупность всех команд, которые могут быть выполнены некоторым исполнителем, образует
систему команд данного исполнителя — СКИ. Компьютер — один из наиболее впечатляющих примеров
исполнителей.
В общем виде схему работы алгоритма можно представить следующим образом:
Алгоритмами являются изучаемые в школе правила сложения, вычитания, умножения и деления
чисел, грамматические правила, правила геометрических построений и так далее.
Наиболее простой и универсальной формой представления алгоритма является словесное описание,
которое содержит последовательность предписаний, записанную на подмножестве естественного языка.
Выполнение алгоритма предполагается в естественной последовательности, то есть в порядке записи. При
необходимости изменить порядок выполнения предписаний в явной форме указывается, какое предписание
надлежит выполнить следующим.
Большой наглядностью обладает графическая форма записи алгоритмов — блок-схема. Здесь
предписания имеют вид различных геометрических фигур, а последовательность выполнения операций
отображается с помощью линий, соединяющих эти фигуры.
В отличие от всевозможных предписаний алгоритм обладает рядом свойств, обеспечивающих его
автоматическое выполнение. Это дискретность, понятность, определенность, результативность и массовость.
Свойство дискретности означает, что путь решения задачи разделен на отдельные шаги (действия).
Каждому действию соответствует предписание (команда). Только выполнив одну команду, исполнитель
может приступить к выполнению следующей.
Свойство понятности означает, что алгоритм состоит только из предписаний, входящих в СКИ
исполнителя, то есть таких предписаний, которые исполнитель может воспринять и выполнить по ним
требуемые действия.
Свойство определенности означает, что в алгоритме нет команд, смысл которых может быть
истолкован неоднозначно; недопустимы ситуации, когда после выполнения очередной команды исполнителю
не ясно, какую команду надо выполнять на следующем шаге.
Свойство результативности означает, что алгоритм должен обеспечивать возможность получения
результата после конечного, возможно очень большого, числа шагов. При этом результатом считается не
только обусловленный постановкой задачи ответ, но и вывод о невозможности продолжения по какой-либо
причине решения данной задачи.
61
Свойство массовости означает, что алгоритм должен обеспечивать возможность его применения для
решения класса однотипных задач.
Исполнитель алгоритма — это тот объект или субъект (человек, группа людей, животное, робот,
автомат, компьютер), для управления которым составлен алгоритм.
Все словесные алгоритмы пишутся для человека, следовательно, он и является исполнителем
подобных алгоритмов.
Многие окружающие нас автоматические устройства тоже действуют в соответствии с
определенными алгоритмами. Например, электрический чайник отключается при достижении определенной
температуры; можно задать определенный порядок действий для современной многопрограммной стиральной
машинки.
Вершиной автоматических устройств являются роботы — устройства, способные выполнять ту или
иную работу без участия человека. Едва ли человек сможет так быстро, безошибочно и качественно собрать
сложнейшую электронную плату, как это делает робот-манипулятор на автоматизированном производстве.
Одним из наиболее впечатляющих примеров исполнителей является компьютер — автоматическое
программно управляемое устройство для выполнения любых видов работы с информацией (числовой,
текстовой, графической, звуковой). Наиболее существенным отличием компьютера от любого другого
автомата является его универсальность: компьютеры работают по программе, но в отличие от стиральной
машины программа эта очень легко может быть заменена на другую.
Исполнители алгоритмов необычайно разнообразны, но есть общие черты, присущие всем
исполнителям.
1. Среда исполнителя. Полный набор характеристик, описывающих состояние исполнителя, и
обстановку, в которой он действует, принято называть средой данного исполнителя.
2. Система команд исполнителя. Предписание о выполнении отдельного законченного действия
исполнителем называется командой алгоритма. Совокупность всех команд, которые могут быть
выполнены некоторым исполнителем, образует систему команд данного исполнителя — СКИ.
3. Режимы работы исполнителя. Для большинства исполнителей предусмотрены режимы
непосредственного и программного управления. В первом случае исполнитель ожидает команд от
человека и каждую поступившую команду немедленно выполняет. Во втором случае исполнителю
сначала задается полная последовательность команд (программа), а затем он выполняет все эти команды
в автоматическом режиме. Ряд исполнителей работает только в одном из названных режимов.
Разработка алгоритма — трудоемкая задача, требующая от человека глубоких знаний и больших
временных затрат. Решение задачи по готовому алгоритму требует от исполнителя только строгого
следования заданным предписаниям. Исполнитель не вникает в смысл того, что он делает, и не рассуждает,
почему он поступает так, а не иначе (он действует формально). С этим связана возможность автоматизации
деятельности человека:
1) процесс решения задачи представляется в виде последовательности простейших операций;
2) создается машина (автоматическое устройство), способная выполнять эти операции в
последовательности, заданной в алгоритме;
3) человек освобождается от рутинной деятельности, выполнение
алгоритма
поручается
автоматическому устройству.
Являясь исполнителем программ, компьютер обладает своей системой команд. Команды управления
работой компьютера называют машинными командами. Машинная команда содержит в себе следующую
информацию:
•
•
•
•
какую операцию выполнить;
где находятся операнды;
куда поместить результаты операции;
где находится следующая операция.
Машинные операции достаточно универсальны: арифметические и логические операции, перепись
информации, переходы, сдвиги кодов — вот практически весь их набор. Комбинируя машинные операции
между собой, можно получить программу практически для любой предметной области.
Рассмотрим подробнее, как компьютер выполняет отдельные команды и как реализуется вся
программа в целом.
В устройстве управления центрального процессора есть специальный внутренний регистр — счетчик
команд, в котором хранится адрес следующей команды программы. При включении компьютера в счетчик
аппаратно заносится стартовый адрес находящейся в ПЗУ программы инициализации всех устройств и
начальной загрузки компьютера. Дальнейшее функционирование компьютера определяется программой.
При выполнении каждой команды программы выполняются следующие действия:
1) согласно содержимому счетчика команд считывается очередная команда программы; её код
62
помещается в регистр команд устройства управления;
2) счетчик команд автоматически изменяется так, чтобы в нем содержался адрес следующей
команды;
3) считанная в регистр команд операция расшифровывается, извлекаются необходимые данные и над
ними выполняются требуемые действия; каждая машинная команда делится на ряд элементарных
унифицированных составных частей, которые принято называть тактами; в зависимости от
сложности команды она может быть реализована за разное число тактов;
4) все описанные действия циклически повторяются с п. 1.
Так реализуется основной алгоритм работы ЭВМ, позволяющий шаг за шагом выполнять любую
хранящуюся в ОЗУ программу.
ПОНЯТИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ. ЛОКАЛЬНЫЕ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ. ТОПОЛОГИЯ СЕТИ. СРЕДА
ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
Конец ХХв. характеризуется появлением и бурным развитием сетевых технологий. Столь большой
интерес к этому виду компьютерных технологий объясняется необходимостью ускорения обмена
различного рода информацией между пользователями, находящимися на расстоянии друг от друга.
Вычислительные сети являются на настоящий момент одной из наиболее популярных разновидностей
сетевых технологий. Вычислительной сетью называется совокупность компьютеров, которые соединены
посредством определенных линий связи.
Вычислительные сети делятся на три основных класса:
1) локальные вычислительные сети, или ЛВС (LAN — Local Area Network), — это совокупность
компьютеров, находящихся в пределах определенной территорий и связанных между собой
соответствующими средствами коммуникации. Программные и аппаратные ресурсы в ЛВС используются
совместно;
2) региональные вычислительные сети (MAN — Metropolitan Area Network) — это сети, которые
объединяют между собой, несколько локальных вычислительных сетей, расположенных в пределах одной
территории (города, области, региона). Данный класс вычислительных сетей появился сравнительно
недавно;
3) глобальные вычислительные сети (WAN — Wide Area Network) — это сети, которые объединяют
компьютеры, расположённые на любом расстоянии друг от друга (Internet, FIDO).
Локальные вычислительные сети в большинстве случаев используются в пределах одного предприятия
или организации. Эти сети могут быть направлены на выполнение определенных функций в соответствии с
профилем деятельности организации. Прикладными функциями локальных вычислительных сетей
являются передача файлов, обработка текстов, электронная графика, электронная почта, доступ к
удаленным базам данных, передача цифровой речи.
Основные преимущества использования локальных вычислительных сетей:
1) разделение ресурсов;
2) разделение информации;
3) разделение программных средств;
4) разделение ресурсов процессора;
5) многопользовательский режим и др.
Для локальных вычислительных сетей не создана единственная и окончательно утвержденная
классификация. Однако можно выделить определенные классификационные признаки локальных
вычислительных сетей. Например:
1) классификация ЛВС по назначению;
2) классификация ЛВС по типам используемых ЭВМ;
3) классификация ЛВС по организации управления;
4) классификация ЛВС по организации передачи информации;
5) классификация ЛВС по топологическим признакам;
6) классификация ЛВС по методам доступа;
7) классификация ЛВС по физическим носителям сигналов;
8) классификация ЛВС по управлению доступом к физической передающей среде и др.
Компьютерные сети делятся на одноранговые сети и сети с выделенным сервером. Эта классификация
компьютерных сетей имеет принципиальное значение, потому что тип сети характеризует ее
63
функциональные возможности.
Одноранговые сети — это компьютерные сети, в которых не предусмотрено выделение специальных
компьютеров, контролирующих администрирование сети. При входе в сеть каждый пользователь выделяет
в ней какие-либо ресурсы (дисковое пространство, принтеры) и подключается к ресурсам,
предоставленным в сеть другими пользователями. Одноранговые сети весьма просты в установке и
налаживании, они намного дешевле сетей с выделенным сервером. Вместе с тем данный тип сетей требует
более мощных и более дорогих компьютеров. Развитие одноранговых сетей достаточно бесперспективно,
так как при подключении большого количества компьютеров к данной сети ее производительность заметно
понижается.
Сеть с выделенным сервером — это компьютерная сеть, в которой предусмотрено выделение
специального компьютера (сервера), контролирующего администрирование сети. Сервер — это компьютер,
предоставляющий свои ресурсы сетевым пользователям. Он предназначен для быстрой обработки запросов
от сетевых клиентов и управления защитой файлов и каталогов. Остальные компьютеры сети называются
рабочими станциями. Рабочие станции имеют доступ к дискам сервера и совместно используемым
принтерам. Однако с одной рабочей станции нельзя работать с дисками других рабочих станций. Рабочие
станции в сетях с выделенным сервером могут быть бездисковыми, те, у них отсутствует винчестер. На
серверах устанавливается специальная сетевая операционная система, а на рабочих станциях —
специальное программное обеспечение, которое часто называется сетевой оболочкой. В больших сетях
серверы могут быть специализированными (файл-сервер, принт-сервер и др.). Файл-сервер — основа
локальной сети. Этот компьютер запускает операционную систему и управляет потоком данных,
передаваемых по сети. Отдельные рабочие станции и любые совместно используемые периферийные
устройства связаны с файл-сервером. Каждая рабочая станция представляет собой обычный персональный
компьютер, работающий под управлением собственной дисковой операционной системы. В отличие от
автономного персонального компьютера рабочая станция содержит плату сетевого интерфейса и физически
соединена кабелями с файл-сервером. Преимущество локальной вычислительной сети с выделенным
сервером перед одноранговой сетью заключается в централизованном администрировании и управлении
доступом к информации.
Топология сети означает физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов
локальной вычислительной сети (ЛВС). Выделяют три основных вида сетевых топологий: «шина»,
«звезда» и «кольцо».
При шинной топологии ЛВС все компьютеры (и сервер, и рабочие станции) соединены одним
кабелем, который называется магистралью (или сегментом). Это наиболее простой и распространенный вид
топологий ЛВС. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей
станцией, подключенной к сети. Работа ЛВС в целом не зависит от состояния отдельной рабочей станции,
поэтому если один компьютер выйдет из строя, это никак не скажется на работе всей сети. Преимущества
шинной топологии ЛВС — простота организации сети и ее невысокая стоимость. Недостаток шинной
топологии — невысокая устойчивость к повреждениям (при любом обрыве кабеля вся сеть перестает
работать).
При топологии ЛВС типа «звезда» все компьютеры посредством специального сетевого адаптера
подключаются к центральному компоненту — концентратору. Сигналы от передающего компьютера
поступают через концентратор ко всем остальным компьютерам. Поэтому весь поток информации между
двумя периферийными рабочими станциями проходит через концентратор ЛВС. «Звездная» топология
является самой быстродействующей из всех топологий ЛВС.
Основные преимущества «звездной» топологии ЛВС:
1) устойчивость к повреждениям отдельных рабочих станций или кабельных сетей;
2) простота поиска повреждения в кабельной сети;
3) возможность расширения сети через подключение дополнительных концентраторов.
Недостаток топологии ЛВС типа «звезда» — высокая стоимость и не очень высокая надежность из-за
зависимости работы всей сети от центрального узла.
При топологии ЛВС типа «кольцо» все компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо.
Сигналы предаются по кольцу только в одном определенном направлении. Если рабочая станция получает
информацию, предназначенную для другого компьютера, она передает ее дальше по кольцу. Если
информация предназначена для получившего ее компьютера, то она дальше не передается. Основное
преимущество ЛВС с кольцевой топологией — простота устранения повреждений в кабельной сети.
Недостаток кольцевой топологии — при выходе из строя хотя бы одной из рабочих станций работа всей
сети останавливается. Существуют также комбинированные типы сетей, например комбинация топологий
«шина» и «звезда». Выбор топологии ЛВС в каждом отдельном случае зависит от количества
объединяемых компьютеров, их взаимного расположения и других условий.
64
Среда передачи сигналов между компьютерами — это провода или кабели, используемые для
соединения в локальных вычислительных сетях (ЛВС). Выделяют три группы кабелей: коаксиальный
кабель, витая пара и оптоволоконный кабель.
Коаксиальный кабель бывает двух видов — тонкий и толстый. Оба они имеют медную жилу,
окруженную металлической оплеткой, поглощающей внешние шумы и перекрестные помехи.
Достоинства коаксиального кабеля:
1) простая конструкция, небольшая масса;
2) хорошая электрическая изоляция;
3) возможность работы на довольно больших расстояниях и высоких скоростях.
Витая пара — это витое двухжильное проводное соединение. Кабель данного типа может быть
экранированным и неэкранированным. Неэкранированная витая пара (UTP) делится на пять категорий, из
которых пятая наиболее часто применяется в сетевых технологиях. Экранированная витая пара (STP)
поддерживает передачу сигналов на более высоких скоростях и на большее расстояние, чем UTR
Достоинства витой пары:
1) более низкая стоимость по сравнению с другими типами кабелей;
2) простота установки.
Недостатки витой пары:
1) плохая защита от электрических помех и несанкционированного доступа;
2) ограниченность по дальности и скорости передачи данных.
Оптико-волоконный кабель — это самое дорогостоящее средство соединения для ЛВС. По сравнению
с коаксиальным кабелем и витой парой оптико-волоконные линии имеют следующие преимущества:
1) способность передавать информацию с очень высокой скоростью;
2) небольшую массу;
3) невосприимчивость к электрическим помехам;
4) защищенность от несанкционированного доступа;
5) полную пожаро- и взрывобезопасность.
При выборе типа кабеля для ЛВС исходят из следующих условий;
1) максимального расстояния, на которое необходимо передавать информацию;
2) стоимости монтажа и эксплуатации кабельной сети;
3) скорости передачи информации;
4) безопасности передачи информации.
В кабельных сетях используются две технологии передачи данных: широкополосная передача данных,
когда с помощью аналоговых сигналов в одном кабеле одновременно организуется несколько каналов;
узкополосная передача данных, когда цифровые сигналы передаются только по одному каналу.
В отдельную группу выделяют беспроводные сети передачи данных. Чаще всего беспроводные
компоненты взаимодействуют с сетью, в которой используется кабель.
Беспроводные сети используют пять способов передачи данных:
1) инфракрасное излучение;
2) лазер;
3) радиопередача в узком спектре;
4) радиопередача в рассеянном спектре;
5) передача «точка-точка».
ПОНЯТИЕ МОДЕЛИ. МАТЕРИАЛЬНЫЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ
МОДЕЛИ
В своей деятельности — практической, научной, художественной — человек всегда создает некий
заменитель того объекта (предмета, явления, процесса), с которым ему приходится иметь дело. Это может
быть натурная копия, воспроизводящая внешний вид, структуру или поведение реального объекта;
оформленная определенным образом информация об изучаемом объекте.
Создаваемое человеком упрощенное подобие реального объекта принято называть моделью. Термин
«модель» в реальной жизни многозначен. Моделью мы называем:
• уменьшенную копию какого-то предмета (модель самолета, макет застройки жилого района, муляж
яблока);
• математическую формулу (модель полета тела, брошенного под углом к горизонту);
65
•
•
•
•
схему физического явления (модель движения планет Солнечной системы);
описание последовательности действий (модель сборки изделия);
образец для подражания (фотомодель);
эталон чего-нибудь (модель метра) и так далее.
Построение человеком моделей реально существующих объектов (предметов, явлений, процессов),
замену реального объекта его подходящей копией, исследование объектов познания на их моделях
называют моделированием.
Общая схема моделирования выглядит следующим образом:
Задача на этой схеме — это некоторая реальная задача, для решения которой и строится модель.
Объект моделирования — некоторый вещественный объект (предмет, система) или реальный процесс.
Объекты моделирования могут быть естественными (растение, солнечная система, гроза) и искусственными
— созданными человеком (автомобиль, электрическая цепь).
Субъектом моделирования является человек, осуществляющий исследование объекта моделирования,
его системный анализ (выделение существенных для моделирования свойств объекта, связей между
ними с целью их описания).
Цель моделирования — назначение будущей модели. Именно она (цель) позволяет определить те
свойства объекта-оригинала, которые должны быть воспроизведены в модели.
Моделирование применяют для:
• представления материальных предметов;
• объяснения известных фактов;
• построения гипотез;
• получения новых знаний об исследуемых объектах;
• прогнозирования;
• управления.
Выделяют следующие классы моделей:
• материальные (натурные) модели (некие реальные предметы — макеты, муляжи, эталоны) —
уменьшенные или увеличенные копии, воспроизводящие внешний вид моделируемого объекта
(глобус), его структуру (модель кристаллической решетки) или поведение (велотренажер);
• воображаемые модели (геометрическая точка, математический маятник, идеальный газ);
• информационные модели — описания объектов моделирования одним из способов кодирования
информации (словесное описание, схема, чертёж, карта, рисунок,
формула, программа и др.)
Можно сказать, что информационная модель — целенаправленно отобранная информация об объекте,
которая отражает наиболее существенные для исследователя свойства этого объекта с учетом цели создания
модели. Информационные модели одного и того же объекта могут быть совершенно различными. Например,
информационная модель сотрудника для отдела кадров — это его личная карточка, содержащая анкетные
данные; информационная модель этого же человека для поликлиники — медицинская карточка,
фиксирующая его обращения к врачу, болезни и назначавшееся лечение.
Построение информационной модели начинается с системного анализа объекта моделирования,
задача которого — выделить существенные части и свойства объекта, связи между ними.
Следующим этапом построения информационной модели является формализация — представление
выделенных существенных свойств и признаков объекта моделирования в некоторой форме (словесное
описание, таблица, рисунок, схема, чертёж, формула, алгоритм, компьютерная программа и так далее).
Можно сказать, что формализация — это замена реального объекта его формальным описанием, то
есть его информационной моделью.
Одним из наиболее широко распространенных формальных языков является математический.
Информационные модели, сформированные с использованием математических понятий и формул,
66
называются математическими моделями. Математические модели позволяют единообразно описать очень
непохожие явления и процессы и применять для работы с ними вычислительную технику.
Язык математики представляет собой совокупность множества формальных языков; о некоторых из
них (алгебраическом, геометрическом) вы узнали в школе, с другими сможете познакомиться при
дальнейшем обучении.
Язык алгебры позволяет формализовать функциональные зависимости между величинами. Так,
Ньютон формализовал описательную гелиоцентрическую систему мира Коперника, открыв законы
механики и закон всемирного тяготения и записав их в виде алгебраических функциональных
зависимостей. В школьном курсе физики рассматривается много разнообразных функциональных
зависимостей, выраженных на языке алгебры, которые представляют собой математические модели
изучаемых явлений или процессов.
Язык алгебры логики (алгебры высказываний) дает возможность строить формальные логические
модели. С помощью алгебры высказываний формализуются (записываются в виде логических выражений)
простые и сложные высказывания, выраженные на естественном языке. Путем построения логических
моделей удается решать логические задачи, создавать логические модели устройств компьютера (сумматора,
триггера) и так далее.
Построив информационную модель, человек использует её вместо объекта-оригинала для изучения
свойств этого объекта, прогнозирования его поведения и так далее. Например, прежде чем строить какое-то
сложное сооружение, конструкторы делают его чертежи, по формулам проводят расчеты прочности,
допустимых нагрузок.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА РАЗРАБОТКУ
МУЛЬТИМЕДИЙНОЙ ПРЕЗЕНТАЦИИ НА СВОБОДНУЮ ТЕМУ
Термин «мультимедиа» можно перевести с английского как «многие средства» (от multi — много и
media — средство).
Мультимедиа технология позволяет одновременно использовать различные способы представления
информации: числа, текст, графику, анимацию, видео и звук.
Компьютерные презентации являются одним из типов мультимедийных продуктов. Они часто
используются в рекламе, при выступлениях на конференциях и совещаниях, могут применяться на уроке в
процессе объяснения материала учителем или докладов учащихся.
Компьютерная презентация представляет собой последовательность слайдов, содержащих
мультимедийные объекты: числа, текст, графику, анимацию, видео и звук.
Для создания презентаций предназначено офисное приложение MS PowerPoint.
Перед созданием презентации необходимо продумать её проект: сколько будет слайдов в
презентации, о чем будут эти слайды, в какой последовательности они будут сменять друг друга.
Задание.
Создать презентацию по структуре школьного курса информатики. Вид слайдов:
67
Описание работы.
1. Запустите программу MS PowerPoint. Установите переключатель Создать презентацию и щёлкните по
кнопке ОК.
2. В диалоговом окне Создать слайд выберите титульный слайд и щёлкните по кнопке ОК. Внесите
нужную информацию в поля Заголовок слайда и Подзаголовок слайда.
3. В меню Вставка выберите пункт Создать слайд. В диалоговом окне Создать слайд выберите
слайд только заголовок и щёлкните по кнопке ОК. В меню
Вставка выберите пункт Надпись. Создайте надписи и разместите их в виде схемы, указанной на
образце.
В меню Формат выберите пункт Надпись, укажите нужный цвет заливки на вкладке Цвета и
линии.
4. В меню Вставка выберите пункт Создать слайд. В диалоговом окне Создать слайд выберите слайд
Маркированный список и щёлкните по кнопке ОК, введите требуемую информацию. В меню Вставка
выберите пункт [Рисунок-Картинки]. Подберите подходящий рисунок.
5. Повторите действия, описанные в п. 4 еще 3 раза (для слайдов 4, 5 и 6).
6. В меню Формат выберите пункт Применить шаблон оформления. Подберите подходящий дизайн.
7. Дайте команду Настройка презентации в меню Показ слайдов. Включите переключатель Все в группе
Слайды и переключатель Вручную в группе Смена слайдов.
8. Командой Начать показ (меню Показ слайдов) начните демонстрацию своей презентации. Для
перехода к очередному кадру просто щёлкайте мышью.
68
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА РЕШЕНИЕ ПРОСТЕЙШЕЙ
ОПТИМИЗАЦИОННОЙ ЗАДАЧИ В СРЕДЕ ЭЛЕКТРОННЫХ
ТАБЛИЦ
Постановка задачи.
Предлагается решить старинную русскую задачу. Собирается баба на базар — на людей посмотреть да
кое-что продать. Сколько надо взять бабе на базар для продажи живых гусей, уток и кур, чтобы выручить
как можно больше денег, если она может взять товара массой не более 25 кг и известно, что:
• масса одной курицы — 1 кг, стоимость — 60 рублей;
• масса одной утки — 1,5 кг, стоимость — 100 рублей;
• масса одного гуся — 3 кг, стоимость — 190 рублей.
Математическая модель.
Пусть х1, x2, х3 - соответственно число кур, уток и гусей, взятых бабой на базар.
Достижение максимальной выручки описывается целевой функцией:
60 х1+100 x2+190 х3 → max.
При этом должно выполняться условие: х1+1,5 x2+3 х3 ≤ 25. Кроме того, очевидно, х1, x2, х3 — целые
неотрицательные числа.
Технология решения задачи.
1. Занесите исходные данные в таблицу:
2. Заполните поля диалогового окна, вызываемого командой [Сервис-Поиск решения], следующим
образом:
3. Щёлкните по кнопке Выполнить диалогового окна Поиск решения. В ячейках D2:D4 появится
решение задачи.
69
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА СОЗДАНИЕ, РЕДАКТИРОВАНИЕ,
ФОРМАТИРОВАНИЕ, СОХРАНЕНИЕ И РАСПЕЧАТКУ ТАБЛИЦЫ В
СРЕДЕ ТЕКСТОВОГО РЕДАКТОРА
Задание.
В текстовом процессоре Word создайте следующую таблицу:
Описание работы.
1. Откройте программу Word. Установите панель инструментов Таблицы и границы.
2. Создайте таблицу размером 4x5. Объедините ячейки таблицы, как это показано ниже:
3. Введите в таблицу нужный текст.
4. Выполните автоматический подбор ширины столбцов (по содержимому).
5. Выполните центрирование текста по вертикали командой [Таблица-Свойства таблицы-Ячейка-по
центру].
6. Разверните надписи в двух столбцах по вертикали (кнопка Изменить направление текста).
7. Вручную измените ширину и высоту первого и второго столбцов таблицы.
8. Измените цвет заливки.
9. Сохраните документ на экзаменационной дискете под именем Адреса коротышек.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА СОЗДАНИЕ, РЕДАКТИРОВАНИЕ,
ФОРМАТИРОВАНИЕ, СОХРАНЕНИЕ И РАСПЕЧАТКУ
ТЕКСТОВОГО ДОКУМЕНТА В СРЕДЕ ТЕКСТОВОГО РЕДАКТОРА
Задание.
Создайте в текстовом редакторе и сохраните следующий документ:
70
Описание работы.
1. Откройте программу MS Word.
2. Установите маркер отступа первой строки (абзацного отступа) на 1 см.
3. Наберите следующий текст:
Для вывода документа на бумагу к компьютеру подключается печатающее устройство — принтер.
Существуют различные типы принтеров.
Матричный принтер печатает с помощью металлических иголок, которые прижимают к бумаге
красящую ленту.
Струйный принтер наносит буквы на бумагу, распыляя над ней капли жидких чернил. С его помощью
создаются не только черно-белые, но и цветные изображения.
В лазерном принтере для печати символов используется лазерный луч. Это позволяет получать
типографское качество печати.
4. Вставьте в текст заголовок «Принтеры».
5. Проверьте правописание в набранном тексте.
6. Приведите текст к указанному в задании виду, установив:
для заголовка: По центру, Arial, 14, полужирный; для первого абзаца: По левому краю, Times New
Roman, 12, полужирный;
для второго абзаца: По правому краю, Times New Roman, 12, курсив;
для третьего абзаца: По ширине, Times New Roman, 12, подчеркнутый;
для четвёртого абзаца: По центру, Times New Roman, 12, полужирный, курсив.
7. Сохраните текст на экзаменационной дискете под именем Принтеры.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА УПОРЯДОЧЕНИЕ ДАННЫХ В
СРЕДЕ ЭЛЕКТРОННЫХ ТАБЛИЦ ИЛИ В СРЕДЕ СИСТЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ
Постановка задачи.
Дана таблица «Антропометрические данные учащихся 11 А класса». Необходимо произвести
упорядочение данных в этой таблице по возрастанию по столбцу, содержащему рост учащихся. Если у
нескольких учащихся рост будет одинаковым, то сначала укажем того из них, чей вес меньше.
Исходная таблица имеет вид:
71
Технология решения задачи.
1. Выделим часть таблицы, которая будет подвергнута упорядочиванию (B2:D14).
2. Введем команду [Данные-Сортировка].
3. На диалоговой панели Сортировка диапазона в списке Сортировать
выберем название нужного столбца (в первом случае —
«Рост, см»; во втором — «Вес, кг») и установим соответствующие
переключатели по возрастанию.
4. После щелчка по кнопке ОК мы получим отсортированную
таблицу, в которой список учащихся будет удовлетворять
поставленным условиям.
Результат сортировки данных:
по
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ДАННЫХ В ПАМЯТИ ПЕРСОНАЛЬНОГО
КОМПЬЮТЕРА
Данные — это информация, представленная в форме, пригодной для обработки автоматическими
средствами.
Аналоговые данные принимают произвольные значения из заданного диапазона и представляются в
виде непрерывно изменяющихся физических величин.
Дискретные данные принимают конечное число значений и представляются в цифровом коде.
Компьютер способен хранить и обрабатывать только дискретные данные. Вся информация
представляется в компьютере в двоичном коде. Поэтому аналоговые данные для последующей обработки на
компьютере должны быть преобразованы в дискретную форму. Процесс преобразования аналоговой информации в дискретную называется дискретизацией. Непрерывная величина ассоциируется с графиком
функции, а дискретная — с таблицей значений функции. С увеличением количества точек в таблице (с
уменьшением интервала дискретизации) информативность таблицы приближается к информативности
графика. Это означает, что при таких условиях полученная дискретная величина хорошо описывает
исходную непрерывную.
Современные компьютеры являются универсальными средствами обработки информации. Они хранят
и обрабатывают числа, символы, графику и звук.
Представление числовой информации
Целые числа — это информация дискретного типа. Для хранения целых чисел в памяти компьютера
необходимо перевести их в двоичную систему счисления.
В отличие от целых чисел множество вещественных чисел непрерывно. Чтобы представить
вещественное число в виде конечного набора двоичных цифр, ограничиваются заданной точностью и
младшие разряды отбрасывают. Вещественные числа представляют в экспоненциальной форме:
А = тА* qP,
где тА — мантисса числа,
q — основание системы счисления,
р — порядок числа.
72
Для однозначности представления вещественных чисел используется нормализованная форма, при
которой мантисса отвечает условию:
q-1< |тА| < 1.
Это означает, что мантисса должна быть правильной дробью и иметь после запятой цифру,
отличную от нуля.
Представление символьной информации
Символы — это ещё одна дискретная величина. Компьютер оперирует с определенным ограниченным
набором символов — алфавитом. Идея хранения символов в памяти компьютера состоит в замене каждого
символа его номером в алфавите.
Для кодирования символов используются двоичные коды длиной 8 двоичных разрядов. Например,
при нажатии клавиши с латинской буквой А в оперативную память передается двоичный код 01000001.
Для сокращения записей вместо двоичных кодов используют шестнадцатеричные. Например, код той
же латинской буквы А задается шестнадцатеричным числом 41.
Используемые в вычислительной технике кодовые комбинации символов представляют в виде
кодировочных (кодовых) таблиц. Кодировочные таблицы имеют 16 строк и 16 столбцов, которые
нумеруются шестнадцатеричными Цифрами от 0 до F. Место символа в таблице определяет его
шестнадцатеричный код. Например, если символ стоит в строке 7 и столбце D, то его код 7D. Всего
кодировочные таблицы содержат 256 различных кодовых комбинаций (таково число различных цепочек из
восьми нулей и единиц). Это коды управляющих символов, служебных символов и цифр, латинских и
русских (прописных и строчных) букв, псевдографических символов и математических знаков. Каждую
комбинацию можно интерпретировать и как десятичное число от 0 до 255.
На разных типах компьютеров используют разные кодировочные таблицы. В качестве одного из
стандартов во всем мире принята таблица ASCII (American Standard Code for Information Interchange),
кодирующая ровно половину возможных символов — от 0 до 127.
Все другие стандарты кодировочных таблиц включают этот фрагмент без изменений, а во второй
половине содержат коды национальных алфавитов, символы псевдографики и некоторые математические
знаки.
Количество введенной в ЭВМ информации измеряется ее «длиной», выраженной в двоичных знаках —
битах (от англ. binary digit — двоичная цифра). Последовательность из восьми двоичных битов называется
байтом. Для кодирования любого символа текста требуется 1 байт информации.
Представление графической информации
Любое графическое изображение на экране компьютера состоит из отдельных точек, называемых
пикселями, количество которых определяет разрешающую способность монитора и зависит от его типа и
режима (например, 640 по горизонтали и 480 по вертикали при 16 цветах или 1024 по горизонтали и 768 по
вертикали при 256 цветах). В этом случае рисунки получаются точечными. Такую форму представления
графических изображений называют растровой.
Чтобы сохранить графическое изображение, необходимо сохранить цвет всех его пикселей. При
хранении черно-белых графических изображений количество битов памяти соответствует количеству точек
экрана, занятых данным изображением, так как каждая точка кодируется 0 или 1. Базовая цветовая палитра
ряда мониторов включает в себя 16 стандартных цветов и определяется следующими четырьмя
элементами: три компонента цвета (красный, зеленый, синий) и один из двух возможных уровней яркости.
Наличие каждого из четырех компонентов в цвете палитры указывается цифрой 1, отсутствие — цифрой 0.
Ввод и хранение в компьютер технических чертежей и подобных им графических изображений
осуществляется по-другому. Любой чертеж содержит отрезки, окружности, дуги. Положение каждого
отрезка на чертеже можно задать координатами двух точек, определяющих его начало и конец. Окружность
задаётся координатами центра и длиной радиуса, дуга — координатами начала, конца, центра и длиной
радиуса. Кроме того, для каждой линии указывается её тип: тонкая, штрихпунктирная и так далее. Такая
информация о чертеже вводится в компьютер как обычная буквенно-цифровая и обрабатывается в
дальнейшем специальными программами. Эта форма представления изображения называется векторной.
Представление звуковой информации
Звуковая информация является величиной непрерывной. Для ввода в компьютер она нуждается в
дискретизации по времени и по величине интенсивности звука. Другими словами, замеры интенсивности
должны производиться через определенные промежутки времени, а сама интенсивность должна быть
округлена до ближайшего фиксированного значения. При такой процедуре получается последовательность
целых чисел, которые переводятся в двоичную систему счисления и сохраняются в памяти компьютера.
73
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ. ЕСТЕСТВЕННЫЕ И
ФОРМАЛЬНЫЕ ЯЗЫКИ. ДВОИЧНОЕ КОДИРОВАНИЕ
ИНФОРМАЦИИ
Информация может быть представлена в форме текстов, рисунков, чертежей, фотографий; световых
или звуковых сигналов; радиоволн; электрических или нервных импульсов; магнитных записей; жестов и
мимики; запахов и вкусовых ощущений; хромосом, передающих по наследству признаки и свойства
организмов и так далее.
По способу восприятия информации человеком информация может быть разделена на такие виды,
как:
• визуальная (с помощью органов зрения различают цвета, воспринимают зрительные образы);
• аудиальная (с помощью органов слуха воспринимается звуковая информация — речь, музыка,
звуковые сигналы, шум);
• обонятельная (с помощью органов обоняния люди получают информацию о запахах окружающего
мира);
• вкусовая (с помощью вкусовых рецепторов языка можно получить информацию о том, каков предмет
— горький, кислый, сладкий, соленый);
• тактильная (органы осязания (кончики пальцев и весь кожный покров) дают человеку информацию о
температуре
предмета
—
горячий
он
или
холодный,
о
качестве
его поверхности — гладкий или шероховатый и так далее).
Следует отметить, что органы чувств человека получили название анализаторов, поскольку именно
через эти органы сигналы внешнего мира поступают в головной мозг для анализа и осмысливания.
Около 80-90% информации человек получает при помощи органов зрения (визуально), примерно 8—
15% — при помощи органов слуха (аудиально) и только 1-5% — при помощи остальных органов чувств
(обоняния, вкуса, осязания).
Всю информацию, воспринимаемую человеком, можно разделить на образную и символьную.
Образная информация — это сохраненные в памяти ощущения человека от контакта с источником;
она воспринимается всеми органами чувств человека. Примеры: шум ветра, пение птиц, картины природы,
живопись.
Информация, воспринимаемая человеком в речевой или письменной форме, называется символьной
(или знаковой) информацией. В самом деле, в письменном тексте содержатся буквы, знаки препинания,
цифры и другие символы. Устная речь тоже складывается из знаков. Только эти знаки не письменные, а
звуковые, они называются фонемами. Из фонем складываются слова, из слов — фразы. Между письменными знаками и звуками есть прямая связь, поскольку письменность фиксирует на бумаге человеческую
речь. Отдельные буквы или сочетания букв обозначают звуки речи, а знаки препинания — паузы,
интонацию.
Язык — это определенная система символьного представления информации. Основу языка
составляет алфавит — множество используемых символов (знаков). Последовательности символов алфавита
образуют в соответствии с правилами грамматики основные объекты языка — слова. Правила, согласно
которым строятся предложения из слов данного языка, называются синтаксисом.
Языки делятся на две группы: естественные и формальные.
Естественные языки — это исторически сложившиеся языки национальной речи (русский,
английский, китайский и др.). Как правило, для них характерно наличие устной и письменной речи. В
основе русского языка лежит кириллица, содержащая 33 знака, в английском языке применяется латиница
(26 знаков), в китайском языке — алфавит из десятков тысяч знаков (иероглифов). В естественных языках
грамматика и синтаксис строятся на основе большого количества правил и многочисленных исключений
из этих правил. Естественные языки можно считать универсальными, так как они не ограничены сферой
применения. Однако не всегда бывает удобным использовать естественный язык в узкопрофессиональных
областях. В таких случаях целесообразнее применять формальные языки.
Формальные языки — это искусственно созданные языки для профессионального применения
(нотная запись, языки программирования и др.). Они, как правило, носят международный характер и имеют
только письменную форму. Алфавит формальных языков может содержать как привычные буквы и
цифры, так и другие символы: знаки химических элементов, музыкальные ноты, изображения
элементов электрических или логических схем, дорожные знаки, точки и тире и др. Основное отличие
формальных языков от естественных — наличие строгих правил грамматики и синтаксиса.
Процесс преобразования информации из одной формы представления (знаковой системы) в другую
называется кодированием. Информацию, представленную в форме, пригодной для хранения, передачи и
74
обработки компьютером, принято называть данными. Способ представления данных в компьютере является
примером формального языка.
При вводе знака алфавита в компьютер путем нажатия соответствующей клавиши на клавиатуре
выполняется его кодирование — преобразование в компьютерный код. При выводе знака на экран
монитора или принтер происходит обратный процесс — декодирование, когда из компьютерного кода знак
преобразуется в графическое изображение.
В самом общем смысле можно сказать, что язык представления данных в компьютере — это язык
двоичных кодов. Числовая, текстовая, графическая, звуковая информация представляется в компьютере с
помощью двоичных кодов. Но одна и та же последовательность двоичных знаков для разных типов данных
имеет свой смысл. Например, двоичный код «01000001» на языке представления двоичных чисел
обозначает двоичное число 65, а на языке представления символьных данных — букву «А». Таким
образом, можно говорить, что различные типы данных имеют собственные языки внутреннего
представления. Все они имеют двоичный алфавит, но различаются интерпретацией символьных
последовательностей.
ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Прикладное программное обеспечение (ППО) —это совокупность программных продуктов,
представляющих интерес для пользователей и предназначенных для решения повседневных задач
обработки информации. Пакет прикладных программ (ППП) — это любой комплекс программ,
ориентированный на решение некоторого класса задач. Все ППО делится на средства проектирования и
средства использования.
Средства проектирования — это ППО, предназначенное для создания информационных систем и
применяющееся на рабочих местах специалистов различных профилей:
1) системы управления базами данных (СУБД), предназначенные для создания, сопровождения и
использования баз данных;
2) системы автоматизированного проектирования (САПР), предназначенные для решения задач
черчения и конструирования различных механизмов с помощью ПК;
3) системы электронного документооборота, предназначенные для обеспечения безбумажного
обращения документов на предприятиях;
4) информационные хранилища (банки данных, банки знаний), предназначенные для хранения
больших объемов накопленной информации;
5) географические информационные системы, предназначенные для моделирования процессов
развития и управления различными природными ресурсами, геологической разведкой и т.д.
Средства использования — это ППО, предназначенное для обработки различного рода информации:
1) текстовые процессоры и текстовые редакторы, предназначенные для ввода, редактирования и
подготовки к печати любых документов;
2) табличные процессоры, предназначенные для создания электронных таблиц и выполнения действий
над данными, содержащимися в этих таблицах;
3) графические процессоры, предназначенные для создания и редактирования графических объектов,
мультфильмов и другой анимации на экране компьютера;
4) интегрированные ППП, предназначенные для создания единой деловой среды;
5) ППП методов анализа, предназначенные для решения задач анализа в определенной области;
6) телекоммуникационные и сетевые программы, предназначенные для обслуживания глобальных и
локальных сетей, программы для электронной почты;
7) совокупность экономических ППП, предназначенных для использования специалистами,
работающими в экономической сфере;
8) обучающие и тестирующие программы, предназначенные для получения новых знаний, для
тестирования по различным дисциплинам и т.д.;
9) мультимедийные пакеты программ, предназначенные для создания, редактирования и
прослушивания музыки, просмотра и обработки видео, вспомогательные программы (кодеки), игры;
10)совокупность прикладных программ, предназначенных для записи и диагностики CD-R/RW и
DVD-R/RW дисков.
75
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРА (СИСТЕМНОЕ И
ПРИКЛАДНОЕ)
Компьютер представляет собой вычислительную систему, состоящую из аппаратной части (ее часто
называют английским словом hardware) и программного обеспечения (software). Программное обеспечение
(ПО) — это совокупность всех программ и соответствующей документации, обеспечивающая
целесообразное использование компьютерной системы. Полный комплект программного обеспечения,
необходимый для организации, например, автоматизированного рабочего места (АРМ) инженерапроектировщика, по стоимости может в несколько раз превосходить стоимость компьютера адекватного
класса.
ПО обеспечивает функционирование, диагностику и тестирование аппаратных средств компьютерных
систем, а также разработку, отладку и выполнение любых задач пользователя.
Основными характеристиками программного обеспечения являются:
• алгоритмическая сложность;
• полнота и системность функций обработки;
• глубина реализованных функций обработки;
• объем файлов программ;
• требования к техническим средствам;
• размер оперативной памяти для запуска программ;
• тип процессора;
• требования к операционной системе;
• использование локальной и/или глобальной сети и др.
В ПО можно выделить системное программное обеспечение (СПО) и прикладное программное
обеспечение (ППО).
Системное программное обеспечение управляет всеми ресурсами компьютера (центральный
процессор, память, внешние устройства и др.) и осуществляет общую организацию процесса обработки
информации и взаимодействие с пользователем. К СПО относят:
• операционные системы (ОС);
• утилиты ОС;
• оболочки ОС;
• средства тестирования и диагностики;
• системы программирования.
Прикладное программное обеспечение составляют пакеты прикладных программ, предназначенных
для решения определенного круга задач производственного, научного, управленческого, учебного и др.
характера из различных проблемных областей. К ППО относят:
• пакеты прикладных программ общего назначения (текстовые редакторы, графические редакторы,
СУБД, табличные процессоры, игровые программы);
• пакеты прикладных программ специального назначения (математические пакеты, САПР,
бухгалтерские пакеты, экспертные системы);
• электронные издания образовательного назначения (энциклопедии, автоматизированные обучающие
системы).
Выделяют также инструментальное программное обеспечение, предназначенное для создания
оригинальных программных средств в любой предметной области, с том числе и производства системного
программного обеспечения.
ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ
ТЕКСТОВОЙ ИНФОРМАЦИИ
Подготовка текстов — одна из самых распространенных сфер применения компьютеров. На
протяжении тысячелетий люди записывали информацию. В течение этого времени менялось и то, на чем
записывали информацию (камень, глина, дерево, папирус, пергамент, бумага), и то, с помощью чего это
делали (острый камень, костяная палочка, птичье перо, перьевые ручки, авторучки, с конца XIX века для
выполнения письменных работ стала применяться пишущая машинка). Но не менялось главное: чтобы
внести изменения в текст, его надо было заново переписать. А это очень длительный и трудоемкий процесс.
76
Появление компьютеров коренным образом изменило технологию письма. С помощью специальных
компьютерных программ можно напечатать любой текст, при необходимости внести в него изменения,
записать текст в память компьютера для длительного хранения, отпечатать на принтере какое угодно
количество копий текста без его повторного ввода или отправить текст с помощью электронной почты на
другие компьютеры.
Многообразие программных средств, предназначенных для работы с текстами, по их
функциональным возможностям можно подразделить на следующие виды:
• электронные блокноты (записные книжки);
• текстовые редакторы;
• текстовые процессоры;
• редакционно-издательские системы;
• программы, предназначенные для перевода с одного языка на другой;
• системы, осуществляющие интеллектуальный поиск и интеллектуальную обработку текстов,
размещенных в сетях.
Текстовый редактор — это очень простая программа для работы с текстами. Текстовый редактор
удобен для создания небольших сообщений и текстов. Текст состоит из букв, цифр, знаков препинания и
специальных символов, которые можно ввести с помощью клавиатуры компьютера. Фотографии, чертежи,
рисунки, схемы и таблицы текстовый редактор обрабатывать не может. Распространены такие текстовые
редакторы, как «Лексикон», Edit.
Текстовый процессор — это более мощная программа для работы с текстами. В текстовом процессоре
можно писать письма, рассказы, стихи, доклады, статьи для школьной газеты, наконец, книги. Многие
текстовые процессоры позволяют изменять начертание и размер шрифта, включать в документ таблицы,
рисунки, схемы, звуковые фрагменты. Наиболее известными текстовыми процессорами являются WordPad,
Microsoft Word.
Редакционно-издательские системы (программы верстки) предназначены для подготовки печатной
продукции — буклетов, брошюр, газет, журналов, книг. Они обеспечивают все функции текстового
процессора, а также поддерживают форматы текстовых и графических файлов, созданных в различных
редакторах, обеспечивают автоматическое размещение текста на странице, осуществляют режимы правильной цветопередачи для печатающих устройств и так далее. Наиболее популярны такие
программы профессиональной верстки, как Ventura Publisher, PageMaker.
Любой текст, созданный с помощью текстового редактора, а также включенные в него нетекстовые
материалы (графика, звуковые фрагменты или видеоклипы) называют документом. Документ может быть
статьей, докладом, рассказом, стихотворением, приглашением, объявлением или поздравительной
открыткой. При работе в сети части одного сложного документа могут храниться на разных компьютерах,
расположенных далеко друг от друга. Гипертекст — это способ организации документа, позволяющий
быстро находить нужную информацию. Он часто используется при построении систем оперативной
подсказки и компьютерных версий больших справочников и энциклопедий. Переход с одного места в
гипертексте на другое осуществляется с помощью ссылок.
Основными объектами текстового документа являются: символ, слово, строка, абзац, страница,
фрагмент.
Символ — минимальная единица текстовой информации. Каждый символ имеет свой код.
Соответствие между кодами и символами устанавливается специальными кодировочны-ми таблицами,
причем в разных кодировочных таблицах одному и тому же коду ставятся в соответствие разные символы.
Слово — произвольная последовательность символов (букв, цифр и др.), ограниченная с двух сторон
служебными символами (пробел, запятая, скобки и др.)
Строка — произвольная последовательность символов между левой и правой границами
документа.
Абзац — произвольная последовательность символов, завершающаяся специальным символом конца
абзаца. Допускаются пустые абзацы.
Фрагмент — это некоторое количество рядом стоящих символов, которые можно рассматривать как
единое целое. Фрагментом может быть отдельное слово, строка, абзац, страница и даже весь вводимый
текст.
Подготовка документа на компьютере состоит из таких этапов, как набор, редактирование и
форматирование.
Набор (ввод) текста, как правило, осуществляется с помощью клавиатуры. Роль бумаги при этом
играет экран компьютера. Место для ввода очередного символа текста указывается на экране с помощью
мерцающего прямоугольника — курсора. При наборе текста на компьютере человек не следит за концом
строки: как только тот достигается, курсор автоматически переходит на начало следующей строки. Для
того чтобы перейти к вводу нового абзаца, нажимается клавиша <Enter>. Если текст большой, то на экране
77
будет видна только его часть, а весь он будет храниться в памяти компьютера. С помощью стрелок
«вверх», «вниз», «влево», «вправо» курсор можно перемещать по всему экрану, подводить его к любому
символу. Перемещение по всему документу можно производить как с помощью курсорных стрелок, так
и с помощью специальных клавиш или комбинаций клавиш. Кроме того, существует режим
прокрутки, позволяющий быстро вывести на экран части текста, находящиеся за его пределами. При
перемещении курсора по экрану документ остается неподвижным, а при прокрутке неподвижным
остается курсор.
Редактирование — следующий этап подготовки документа на компьютере. При редактировании
текста мы просматриваем его, чтобы убедиться, что всё правильно, исправляем обнаруженные ошибки
(например, в правописании) и вносим необходимые изменения.
При редактировании можно удалять не только отдельные символы, но и целые фрагменты текста.
Для того чтобы выделить фрагмент текста необходимо указать его начало и конец. В современных
редакторах это делается с помощью мыши. Выделенный фрагмент легко удалить, нажав определенную
клавишу или комбинацию клавиш. При этом фрагмент можно удалить из текста и стереть из памяти, а
можно удалить из текста, но поместить в специальный раздел памяти, называемый буфером. В этом случае
удаленный фрагмент можно будет или вернуть на прежнее место, или поместить в другое более подходящее
место текста.
Иногда приходится вводить тексты, в которых отдельные строки, а то и группы строк неоднократно
повторяются. Повторяющийся фрагмент набирается только один раз, затем он выделяется и копируется —
сам фрагмент остается на своем прежнем месте, а его точная копия помещается в буфер. После этого мы
продолжаем набирать текст и, дойдя до того места, где должен быть повторяющийся фрагмент, вставляем
его из буфера. Эту процедуру можно повторять много раз.
Текстовые редакторы позволяют находить местоположение в тексте заданного слова и при
необходимости автоматически заменять во всем тексте одно слово другим. Современным текстовым
редакторам можно поручить даже проверку правописания.
Форматирование — это любые операции по приданию документу такого вида, который он будет
иметь на бумаге.
Вначале абзацы текста выравниваются.
Если правый и левый края абзаца образуют прямые линии, то говорят о выравнивании по ширине. В
большинстве газетных статей текст выравнивается по ширине. При таком способе форматирования
программа вставляет между словами дополнительные пробелы, чтобы выровнять границы. Данный абзац
выровнен по ширине.
Выравнивание по левому краю означает способ форматирования левой границы абзаца. Когда
текст выровнен по левому краю, левая граница абзаца образует прямую линию. При этом каждая
строка (кроме, возможно, первой строки абзаца) начинается с одинаковым отступом от края страницы.
Данный абзац выровнен влево.
Выравнивание по правому краю означает способ форматирования правой границы абзаца. Когда
текст выровнен по правому краю, правая граница абзаца образует прямую линию. Каждая строка
абзаца заканчивается на одном и том же расстоянии от края страницы. Данный абзац выровнен
вправо.
Выровненный по центру, или центрированный текст располагается так: с обеих сторон каждой
строки ширина свободного пространства одинакова. Каждая строка форматируется независимо от
других и ширина полей различна для разных строк абзаца. С обеих сторон края абзаца получаются
неровными. Данный абзац выровнен по центру.
Современные редакторы текстов «умеют» автоматически разбивать текст на страницы и нумеровать
их. Они «следят» за размером полей и регулируют расстояние между строками, предлагают на выбор
различные варианты шрифтов.
Шрифт — это полный набор букв алфавита с общим стилем начертания. Стиль изображения букв
называется гарнитурой.
Начертание шрифта — это дополнительные средства выделения шрифта на печати, например,
подчеркивание, курсив, полужирный шрифт.
Нормальный шрифт ничем не выделяется.
Полужирный шрифт темнее, он хорошо заметен.
Курсивный шрифт имеет наклон.
Если внимательно рассмотреть текст в книге, то можно заметить, что на концах буквы имеют
маленькие черточки — засечки. При чтении за них «цепляется» глаз. Именно поэтому мелкий текст
большого объема набирают шрифтом с засечками. Кроме шрифтов с засечками есть рубленые шрифты. Они
применяются для набора заголовков и плакатов.
78
Размер шрифта, или кегль, — это его высота, измеряемая от нижнего края самой низкой буквы
(например, «р» или «у») до верхнего края самой высокой буквы (например, «б»). Размер шрифта
измеряется в пунктах. Один пункт — это очень маленькая единица, равная 1/72 дюйма или 0,3 мм, то есть
шрифт в 72 пункта имеет высоту в 1 дюйм. В большинстве книг чаще всего используется шрифт размером
10-12 пунктов.
В современных текстовых редакторах результаты форматирования документа отображаются на экране,
а в более старых команды форматирования просто запоминаются и их результаты можно увидеть только
после вывода текста на печать.
Текстовые редакторы (процессоры) позволяют сохранять документы во внешней памяти и читать их
из внешней памяти в оперативную. Наиболее распространены следующие форматы текстовых файлов:
• ТХТ — сохраняет текст без форматирования, в текст вставляются только управляющие символы конца
абзаца;
• RTF — универсальный формат, сохраняющий всё форматирование; преобразует управляющие коды в
текстовые команды, которые могут быть прочитаны и интерпретированы многими приложениями; по
сравнению с другими форматами имеет достаточно большой информационный объем;
• DOC — оригинальный формат документов MS Word;
• HTML — формат, используемый для хранения Web-страниц; содержит коды разметки языка
гипертекста.
Для вывода документа на бумагу к компьютеру подключается печатающее устройство — принтер.
Существуют различные типы принтеров.
Матричный принтер печатает с помощью металлических иголок, которые прижимают к бумаге
красящую ленту.
Струйный принтер наносит буквы на бумагу, распыляя над ней капли жидких чернил. С его
помощью создаются не только черно-белые, но и цветные изображения.
В лазерном принтере для печати символов используется лазерный луч. Это позволяет получать
типографское качество печати.
ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ
ЧИСЛОВОЙ ИНФОРМАЦИИ
Информационная технология — совокупность средств и методов преобразования информационных
данных для получения информации нового качества (информационного продукта) о состоянии объекта,
процесса или явления. Основным техническим средством технологии переработки информации сегодня
является персональный компьютер.
К программным средствам ввода и обработки числовой информации относятся:
• электронные калькуляторы;
• электронные таблицы;
• пакеты прикладных программ для статистической обработки больших массивов данных (Statistica,
Stadia);
• специализированные математические пакеты (Eureka, MathCAD, Mathlab), позволяющие решить
практически любую математическую задачу и представить результаты расчетов в табличном или
графическом виде.
Простейшим программным продуктом, предназначенным для обработки числовой информации, в MS
Windows является приложение Калькулятор. С его помощью можно не только проводить простые
арифметические операции, но и осуществлять статистические и инженерные вычисления в десятичной
системе счисления, работать с целыми двоичными, восьмеричными и шестнадцатеричными числами.
На практике широко используется представление числовых данных в форме таблиц. Например, такую
форму имеет финансово-бухгалтерская информация: сметы, калькуляция, расчеты заработной платы, учет
материальных ценностей, налоговые расчеты и так далее. Для них характерны относительно простые
формулы, по которым производятся вычисления, и большие объемы исходных данных. Такого рода работы
принято относить к разряду рутинных работ, для их выполнения следует использовать компьютер.
Электронные таблицы (Microsoft Excel, Star Office Calc и др.) — это специализированные
программы, предназначенные для организации всевозможных операций с табличными данными на
компьютере. Электронными также называют и таблицы, созданные с помощью одноименных
программ в памяти компьютера.
Рабочим полем табличного процессора является экран дисплея, на котором электронная таблица
представлена в виде прямоугольника, разделенного на строки и столбцы. Строки нумеруются сверху вниз,
столбцы обозначаются слева направо. На экране виден не весь документ, а только его часть. Документ в
79
полном объеме хранится в оперативной памяти, а экран можно считать окном, через которое пользователь
имеет возможность просматривать таблицу. Для работы с таблицей используется табличный курсор —
выделенный прямоугольник, который можно поместить в любую ячейку таблицы.
Ячейка является наименьшей структурной единицей электронной таблицы. Каждая ячейка электронной
таблицы имеет имя, составленное из буквенного имени столбца и номера строки, на пересечении которых она
располагается. Так как латинских букв всего 26, а столбцов может потребоваться значительно больше, то
возможны следующие имена ячеек: El, K12, АВ125. Имя ячейки определяет её адрес в таблице.
При обращении к ячейкам используется абсолютная и относительная адресация. При использовании
относительной адресации копирование, перемещение формулы, вставка или удаление строки (столбца) с
изменением местоположения формулы приводят к перестраиванию формулы относительно её нового
местонахождения — изменению содержащихся в ней адресов. Это позволяет сохранить правильность
расчетов при любых указанных выше действиях над ячейками с формулами. По умолчанию при наборе
формул в Excel используется относительная адресация. В некоторых случаях необходимо, чтобы при
изменении местоположения формулы адрес ячейки, используемой в формуле, не изменялся. В таких
случаях используется абсолютная адресация. Пример абсолютного адреса: $А$10. $М4, К$14 — примеры
смешанных адресов (ссылок).
Каждой ячейке таблицы соответствует определенное поле в оперативной памяти. В ячейке могут
помещаться текст, число (целое или действительное), формула (алгебраическая, логическая, содержащая
условие).
Текст — это последовательность любых символов из компьютерного алфавита, используемая для
надписей, заголовков, пояснений при оформлении таблицы.
Формула — это выражение, определяющее некоторое вычислительное действие и состоящее из имен
ячеек, знаков операций, функций и чисел. По сути, простейшей формулой является и одно число в ячейке.
Следующий объект в таблице — диапазон ячеек. Его можно выделить из подряд идущих ячеек в
строке, столбце или прямоугольнике. При задании диапазона указывают его начальную и конечную ячейки,
в прямоугольном диапазоне — ячейки левого верхнего и правого нижнего углов. Наибольший диапазон
представляет вся таблица, наименьший — ячейка. Примеры диапазонов: А1:А100, В12:АС12, В2:М40. Если
диапазон содержит числовые величины, то они могут быть просуммированы, вычислено среднее значение,
найдено максимальное или минимальное значение.
Электронная таблица может быть составной частью листа; листы, в свою очередь, объединяются в
книгу (такая организация используется в MS Excel).
Управление работой электронной таблицы осуществляется посредством команд.
Числовые данные, введенные в ячейки таблицы, являются исходными данными для проведения
вычислений.
Электронные таблицы позволяют хранить в табличной форме большое количество исходных данных,
результатов, а также связей (алгебраических или логических соотношений) между ними. Изменение
содержимого любой ячейки приводит к автоматическому пересчету значений всех ячеек таблицы, в
которых есть ссылки на данную.
Электронные таблицы не только автоматизируют расчеты, но и являются эффективным средством
моделирования различных вариантов и ситуаций. Меняя значения исходных данных, можно проследить за
изменением получаемых результатов и из множества вариантов решения задачи выбрать наиболее
приемлемый.
Можно выделить следующие режимы работы электронных таблиц:
• формирование электронной таблицы;
• управление вычислениями;
• режим отображения формул/значений;
• графический режим;
• работа электронной таблицы как базы данных.
При работе с табличными процессорами создаются документы, которые можно просматривать,
изменять, записывать на носители внешней памяти для хранения, распечатывать на принтере. Режим
формирования электронных таблиц предполагает заполнение и редактирование документа. При этом
используются команды, изменяющие содержимое ячеек (очистить, редактировать, копировать), и
команды, изменяющие структуру таблицы (удалить, вставить, переместить).
Все вычисления начинаются с ячейки, расположенной на пересечении первой строки и первого столбца
электронной таблицы. Вычисления, проводятся в естественном порядке; если в очередной ячейке находится
формула, включающая адрес еще не вычисленной ячейки, то вычисления по этой формуле откладываются до
тех пор, пока значение в ячейке, от которого зависит формула, не будет определено. При каждом вводе нового
значения в ячейку документ пересчитывается заново — выполняется автоматический пересчет. В боль80
шинстве табличных процессоров существует возможность установки ручного пересчета: таблица
пересчитывается заново только при подаче специальной команды.
Для электронной таблицы может быть установлен режим отображения формул или режим
отображения значений. Режим отображения формул задает индикацию содержимого ячеек на экране.
Обычно этот режим выключен, и на экране отображаются значения, вычисленные на основании
содержимого ячеек.
Графический режим дает возможность отображать числовую информацию в графическом виде — с
помощью диаграмм и графиков.
В современных табличных процессорах, например в MS Excel, в качестве базы данных можно
использовать список (набор строк таблицы, содержащий связанные данные). При выполнении обычных
операций с данными, например, при поиске, сортировке или обработке данных, списки автоматически
распознаются как базы данных. Перечисленные ниже элементы списков учитываются при организации
данных:
• столбцы списков становятся полями базы данных;
• заголовки столбцов становятся именами полей базы данных;
• каждая строка списка преобразуется в запись данных.
Основные возможности электронных таблиц:
• удобство ввода и редактирования данных и формул;
• проведение вычислений (использование стандартных функций, автопересчет) по формулам,
заданным пользователем;
• вставка в таблицу фрагментов из документов, созданных в других программных средствах;
• представление результатов расчетов как в числовом виде, так и с помощью деловой графики
(гистограммы, разнообразные диаграммы, графики зависимостей);
• оформление таблиц, отчетов, печать итоговых документов;
• создание и ведение баз данных с возможностью выбора записей по заданному критерию и сортировки
по любому параметру;
• коллективная работа с табличными данными в сетях.
Области применения электронных таблиц:
• бухгалтерский и плановый учет;
• проектно-сметные работы;
• планирование распределения ресурсов;
• инженерно-технические расчеты;
• обработка больших массивов статистической информации.
ПРОГРАММЫ-АРХИВАТОРЫ И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ
Архивы — это файлы, содержащие в себе один или несколько файлов в сжатом
(упакованном) состоянии. Имена файлов архивов обычно имеют расширения zip, lzh, arj, arc и др. в
зависимости от типа архиватора, в котором они были созданы.
Архиваторы — это специальные программы, осуществляющие сжатие файлов, объединение
сжимаемых файлов в архивы, размещение («разрезку») длинных архивов на нескольких
дискетах, контроль целостности архивов, распаковку и т. п.
Преимущества архивов — уменьшение объема хранимой информации, а значит, экономия
места на диске и возрастание скорости копирования; это особенно важно при пересылке файлов по
Интернету. Недостаток архивирования — некоторое снижение надежности хранения
информации.
Самораспаковывающийся архив — это исполнимая программа (файл с расширением ехе),
которая включает в себя одновременно как архив (сжатый файл), так и программу для его
распаковки, так что пользователь может извлечь содержимое данного архива простым его запуском.
Это особенно важно, когда неизвестно, есть ли соответствующая программа архивации на том
компьютере, где предстоит распаковка.
В большинстве архиваторов предусмотрены следующие стандартные команды:
 создание нового архива;

 открытие существующего архива;
81





добавление файла (файлов) в архив;
удаление файла (файлов) из архива;
извлечение файла (файлов) из архива;
просмотр файлов без их извлечения из архива; проверка целостности архива;
создание самораспаковывающегося и/или многотомного архива др.
Задание.
С помощью архиватора WinRAR из находящихся на диске А: файлов vopr3_l.doc и vopr3_2.doc
создать архив с именем bilet3.rar. После этого раскрыть полученный архив, дописать в конец файла
vopr3_l.doc свою фамилию и ещё раз упаковать данные файлы.
Описание работы.
1. Запустите программу WinRAR. Её окно имеет следующий вид:
2. Выделите файлы vopr3_l.doc и vopr3_2.doc и щелкните по кнопке Добавить. В появившемся окне
укажите имя архива bilet3.rar:
и
3.
4.
5.
6.
щелкните по кнопке ОК.
Выделите исходные файлы и оцените их степень сжатия, щелкнув по кнопке Оценить.
Выделите созданный архив и протестируйте его, щелкнув по кнопке Тест.
Удалите файлы vopr3_l.doc и vopr3_2.doc.
Раскройте архив bilet3.rar на диске А:, щелкнув по кнопке Извлечь в и указав соответствующий
путь.
7. Откройте файл vopr3_l.doc и в его конец допишите свою фамилию; сохраните файл под тем же
именем.
8. Создайте повторно архив с именем bilet3.rar (п.2)
9. Закройте программу WinRAR.
РАСТРОВАЯ ГРАФИКА
Термин «растр» появился еще в конце XIX века; он означает разложение изображения на отдельные
точки с помощью специальной сетки. При растровом методе сохраняется информация о цвете каждой точки
рисунка или фотографии.
Важной характеристикой растрового изображения является количество цветов. Чем оно больше, тем
лучше цветопередача, но тем больше места в памяти компьютера занимает полученный рисунок. Другим
фактором, влияющим на объем графического файла, является размер рисунка — количество точек в нём.
Ясно, что чем больше точек, тем больше объем информации о них.
Достоинства растровой графики:
• высокое качество графических изображений;
82
• растровые рисунки без искажений печатаются на принтере.
Недостатки растровой графики:
• требуется большой объем памяти для хранения растровых изображений;
• растровые изображения имеют ограниченные возможности при масштабировании, вращении и других
преобразованиях.
Задание.
Выполнить в растровом графическом редакторе следующий рисунок:
Указание к выполнению.
При выполнении этого задания необходимо показать уровень освоения графического редактора,
например, Paint. Необходимо уметь использовать различные инструменты, графические примитивы, палитру
цветов, преобразовывать фрагменты рисунка (вырезать, копировать, масштабировать), сохранять файл с
рисунком, выводить рисунок на бумагу.
РЕЖИМЫ И МЕТОДЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ
Для корректного обмена данными между узлами локальной вычислительной сети применяются
определенные режимы передачи информации:
1) симплексная (однонаправленная) передача;
2) полудуплексная передача (прием и передача информации источником и приемником
осуществляются поочередно);
3) дуплексная передача (параллельная одновременная передача, т.е. каждая станция одновременно
передает и принимает данные).
В информационных системах чаще всего используется дуплексная или последовательная передача
данных. Существуют синхронный и асинхронный методы последовательной передачи данных.
Синхронный метод характеризуется тем, что данные передаются блоками. С целью синхронизации работы
приемника и передатчика в начале блока передаются биты синхронизации. Затем передаются данные, код
обнаружения ошибки и символ окончания передачи. Эта последовательность составляет стандартную
схему передачи данных при синхронном методе. При синхронной передаче данные передаются и в виде
символов, и как поток битов. Кодом обнаружения ошибки обычно является циклический избыточный код
обнаружения ошибок (CRC), определяемый по содержимому поля данных. Он позволяет однозначно
определить достоверность принятой информации.
Преимущества метода синхронной передачи:
1) высокая эффективность;
2) высокая скорость передачи данных;
3) надежный встроенный механизм обнаружения ошибок.
Основной недостаток синхронного метода передачи данных — дорогое интерфейсное оборудование.
Асинхронный метод характеризуется тем, что каждый символ передается отдельной посылкой.
Стартовые биты предупреждают приемник о начале передачи, а уже затем передается сам символ. Для
определения достоверности передачи используется бит четности. Бит четности равен единице, если
количество единиц в символе нечетно, и нулю — в противном случае. Последний бит, называемый «стопбит», сигнализирует об окончании передачи. Эта последовательность составляет стандартную схему
передачи данных при асинхронном методе.
Преимущества метода асинхронной передачи:
1) несложная отработанная система передачи;
2) недорогое (по сравнению с синхронным) интерфейсное оборудование.
Недостатки метода асинхронной передачи:
83
1) третья часть пропускной способности теряется на передачу служебных битов;
2) невысокая скорость передачи по сравнению с синхронным методом;
3) невозможность определить достоверность полученной информации с помощью бита четности при
множественной ошибке.
Метод асинхронной передачи применяется в системах, где обмен данными происходит время от
времени и не требуется высокая скорость передачи данных.
СЕТЕВЫЕ АРХИТЕКТУРЫ ЛОКАЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ
СЕТЕЙ
Сетевая архитектура ЛВС представляет собой совокупность различных комбинаций сетевых
топологий, протоколов передачи данных и стандартных методов доступа к данным. Выделяют три
основных типа сетевых архитектур ЛВС.
1. Локальная сеть Token Ring. Модель ЛВС Token Ring была разработана в 1984 г. фирмой «IBM».
Данная сетевая модель характеризуется следующими параметрами:
1) среда передачи данных—витая пара (UPT или SPT) или оптоволоконный кабель;
2) скорость передачи данных — 4 Мбит/с или 16 Мбит/с;
3) технология передачи данных—узкополосная;
4) сетевая топология — «звезда» или «кольцо»;
5) метод доступа — доступ с передачей марке pa или маркерное кольцо (Token Ring).
В локальной сети IBM Token Ring используются три типа пакетов:
1) пакет управление/данные (Data/Command Frame) —осуществляет передачу данных или команд
управления работой всей сети;
2) маркер (Token) — позволяет рабочей станции начать процедуру передачи данных;
3) пакет сброса (Abort) — вызывает прекращение любых передач в сети.
2. Локальная сеть ArcNet. Сеть ArcNet (Attached Resource Computer NETwork) была разработана
корпорацией «Datapoint» в 1977 г. В дальнейшем лицензию на сети ArcNet приобрела корпорация «SMC».
Сетевая модель ArcNet характеризуется следующими параметрами:
1) среда передачи данных — коаксиальный кабель, витая пара или оптоволоконный кабель;
2) скорость передачи данных—2,5 Мбит/с, у расширенной версии ArcNetplus — 20 Мбит/с;
3) технология передачи данных — широкополосная;
4) сетевая топология — «звезда» или «шина»;
5) метод доступа — доступ с передачей маркера или маркерная шина (Token Bus). Сетевая
архитектура ArcNet соответствует стандартам категории IEEE 802.4.
В ЛВС ArcNet используются пять типов пакетов:
1) пакет ITT (Information To Transmit) — приглашение к передаче;
2) пакет FBE (Free Buffer Enquiries) — запрос о готовности к приему данных;
3) пакет данных;
4) пакет АСК (ACKnowledgments) — подтверждение приема;
5) пакет NAK (Negative AcKnowledgrinents) — неготовность к приему.
3. Локальная сеть Ethernet. Сетевая архитектура Ethernet была разработана в 1975 г. компанией «Xerox
Corp». На базе данной модели институтом IEEE был разработан стандарт IEEE 802.3. Архитектура Ethernet
характеризуется следующими параметрами:
1) среда передачи данных — толстый и тонкий коаксиальный кабели, а также неэкраниро-ванная витая
пара (UTP);
2) скорость передачи данных — 10 и 100 Мбит/с;
3) технология передачи данных—узкополосная;
4) сетевая топология — линейная шина (или комбинация «звезда»—«шина»);
5) метод доступа—множественный доступе контролем несущей и обнаружением коллизий
(CSMA/CD).
СЕТЕВЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
В широком смысле сетевая операционная система (NOS — Network Operation System) — это
84
совокупность операционных систем отдельных компьютеров, которые контактируют друг с другом с целью
обмена информацией и разделения ресурсов по единым правилам (протоколам).
В узком смысле сетевая операционная система (ОС) — это операционная система от- дельной рабочей
станции, обеспечивающая ей работу в сети.
Сетевая операционная система состоит из нескольких компонент:
1) средств управления локальными ресурсами компьютера (например, распределение оперативной
памяти между выполняемыми процессами);
2) средств предоставления собственных ресурсов и услуг в общее пользование (серверная часть ОС);
3) средств запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам и их использования (клиентская часть
ОС);
4) средств ОС, посредством которых происходит обмен сообщениями в сети (коммуникационные
средства). Любая сетевая операционная система должна обеспечивать выполнение таких функций, как
эффективное управление ресурсами, предоставление удобного многооконного пользовательского
интерфейса и т.д. С1990-х гг. к созданию сетевых операционных систем стали предъявляться стандартные
требования:
1) расширяемость;
2) переносимость;
3) надежность;
4) совместимость;
5) безопасность;
6) производительность.
В зависимости от выполняемых функций сетевые операционные системы делятся на созданные
специально для одноранговых сетей и сетей с выделенным сервером. На серверных компьютерах
желательно устанавливать ОС, специально оптимизированные для выполнения тех или иных серверных
функций. Поэтому в сетях с выделенными серверами чаще всего используются сетевые операционные
системы, в состав которых входит нескольких вариантов ОС, отличающихся возможностями серверных
частей.
Сетевые операционные системы в зависимости от масштаба обслуживаемых сетей классифицируются
на следующие виды:
1) сети отделов, объединяющие небольшую группу сотрудников конкретного предприятия или
организации. Основная задача сетевой операционной системы заключается в процессе разделения
локальных ресурсов;
2) сети уровня кампусов, объединяющие несколько сетей отделов предприятия внутри отдельного
здания или внутри одной территории в единую ЛВС. Основная функция ОС — предоставление доступа
сотрудникам одних отделов информации и ресурсам сетей других отделов;
3) корпоративные сети (или сети предприятия), объединяющие все ЛВС отдельного предприятия,
находящиеся на различных территориях. Корпоративные сети являются глобальными вычислительными
сетями. ОС на данном уровне должны поддерживать более широкий набор сервисов.
Семейство операционных систем Unix
Изначально проект операционной системы UNIX был создан сотрудниками лаборатории Bell Labs
фирмы «AT&T» К. Томпсоном и Д. Ритчи более 20 лет назад. Первая разработанная операционная система
семейства UNIX была реализована на ассемблере. Название UNIX (Uniplex Information and Computing
Services) было дано ей сотрудником Bell Labs Б. Керниганом, который назвал ее UNICS. Но вскоре
операционная система стала называться просто UNIX. В1973 г. Д. Ритчи разработал язык
программирования высокого уровня С (Си), и вскоре операционная система UNIX была заново переписана
на этом языке. После публикации Д. Ритчи и К. Томп- сона в 1974 г. в журнале САСМ о своей разработке
ОС UNIX начала применяться повсеместно. Главная проблема ОС семейства UNIX — не- совместимость
различных версий. Многочисленные попытки стандартизации версий UNIX окончились неудачей, потому
что наибольшее распространение получили две несовместимые версии этой операционной системы: линия
фирмы «AT&T» — UNIX System V, и линия университета Berkeley - UNIX BSD. , Многие фирмы на основе
этих версий разработали свои версии UNIX: SunOS и Solaris фирмы «Sun Microsystems», AIX фирмы
«IBM», UnixWare фирмы «Novell» и др. В 80-х гг. было разработано микроядро, которое представляло
собой основу для эмуляции (воссоздания) работы UNIX и других операционных систем. С помощью этого
микроядра ОС Berkeley UNIX была преобразована для работы в пользовательском пространстве в форме
прикладной программы. Одна из последних версий UNIX System V Release 4 вобрала в себя лучшие черты
линий UNIX System V и UNIX BSD, однако этот вариант операционной системы считается незавершенным,
так как в нем отсутствуют системные утилиты, необходимые для успешного использования ОС.
85
Однако общими чертами для любой операционной системы UNIX являются:
1) многопользовательский режим со средствами защиты данных от несанкционированного доступа;
2) реализация мультипрограммной обработки в режиме разделения времени, основанная на
использовании алгоритмов вытесняющей многозадачности; повышение уровня мультипрограммирования;
3) унификация операций ввода-вывода на основе расширенного использования понятия «файл»;
4) иерархическая файловая система, образующая единое дерево каталогов независимо от количества
физических устройств, используемых для размещения файлов;
5) переносимость системы за счет написания ее основной части на языке С;
6) разнообразные средства взаимодействия процессов, в том числе и через сеть;
7) кэширование диска для уменьшения среднего времени доступа к файлам.
Операционная система LINUX
В основе операционной системы Linux лежит проект Л. Торвальда, студента Хельсинкского
университета, в котором студенты пользовались программой Minix. Л. Торвальд создал эффективную ПКверсию Unix для пользователей Minix, назвав ее Linux. В1999 г. им была выпущена версия Linux 0.11,
которая мгновенно распространилась по Internet и в последующие годы подвергалась доработкам со
стороны других программистов, которые ввели в нее возможности и особенности, присущие стандартным
Unix-системам. Вскоре операционная система Linux стала наиболее популярным проектом ОС UNIX конца
XX в. Главное достоинство ОС Linux заключается в том, что данная ОС может применяться на
компьютерах любой конфигурации — от настольного ПК до мощных многопроцессорных серверов. Linux
выполняет многие из функций, традиционных для ОС DOS и Windows: управление файлами, управление
программами, взаимодействие с пользователями и др. Следует отметить, что ОС Linux отличается особой
мощностью и гибкостью, предоставляя в распоряжение ПК скорость и эффективность Unix, с
использованием при этом всех преимуществ современных персональных машин. При этом Linux (как и все
версии Unix) является многопользовательской и многозадачной операционной системой. ОС Linux является
некоммерческим проектом, поэтому, в отличие от Unix, ОС Linux pacпространяется среди пользователей
бесплатно в рамках Фонда бесплатного программного обеспечения, благодаря чему эта ОС стала доступна
всем желающим. В связи с тем что Linux — некоммерческая ОС, ее зачастую не считают
профессиональной ОС. В действительности Linux можно охарактеризовать как настольную версию
профессиональной ОС Unix. Преимущество ОС Unix заключается в том, что ее разработка и последующее
развитие шли параллельно с революцией в области вычислительной техники и коммуникаций, которая
длится уже несколько десятилетий. На основе Unix были созданы совершенно новые технологии. Сама по
себе ОС Unix построена таким образом, что ее можно модифицировать, создавая тем самым различные
версии. Поэтому существует множество различных официальных вариантов Unix, а также версий,
соответствующих конкретно поставленным задачам. Разрабатываемую в этом контексте ОС Linux можно
рассматривать как еще один вариант Unix, созданный специально для ПК. ОС Linux имеет несколько
редакций, потому что каждая фирма-производитель комплектует систему и ее программное обеспечение
по-своему, выпуская затем пакет с собственной редакцией этой системы. При этом разные редакции могут
включать в себя модифицированные версии программ и новое программное обеспечение.
Семейство сетевых операционных систем фирмы «NOVELL»
Одной из первых фирм, которая начала производить как аппаратные, так и программные средства для
ЛВС, была компания «Novell». В последнее время фирма «Novell» сконцентрировала усилия на
программных средствах ЛВС. Наибольшую известность фирме «Novell» принесли сетевые операционные
системы семейства NetWare, ориентированные на сети с выделенными серверами.
Основное внимание фирма «Novell» сосредоточила на разработке высокоэффективной серверной
части ОС NetWare, поставив себе цель, чтобы ОС обеспечивала максимально возможную для данного
класса компьютеров скорость удаленного доступа к файлам и повышенную безопасность данных. Поэтому
для
серверной
части
своих ОС «Novell» разработала специализированную операционную систему, оптимизированную на
файловые операции и использующую все возможности процессоров Intel x386 и выше. В развитии сетевых
операционных
систем
фирмы
«Novell» можно выделить несколько этапов:
1) 1983 г. — появление первой версии NetWare;
2) 1985 г. — появление системы Advanced NetWare v1.0, расширяющей функциональные возможности
ОС сервера;
86
3) 1986 г. — появление версии 2.0 системы Advanced NetWare, отличающейся от предыдущих версий
более высокой производительностью и возможностью объединения разнородных на канальном уровне
сетей. Эта ОС обеспечила возможность подключения к одному серверу до четырех сетей с различной
топологией;
4) 1988г. — появление ОС NetWare v2.15, добавившей к NetWare средства поддержки компьютеров
семейства Macintosh;
5) 1989 г. — появление первой версии 32-разрядной ОС для серверов с микропроцессором 80386 NetWare 386 v3.0;
6) 1993 г. — появление ОС NetWare v4.0, которая стала во многих отношениях революционно новым
продуктом.
Отличительными чертами версий NetWare v4.xx являются:
1) специализированная система управления ресурсами сети (NetWare Directory Services—NDS);
2) для управления памятью используется только одна область;
3) новая система управления хранением данных (Data Storage Management) состоит из трех компонент:
а) фрагментации блоков, или разбиение блоков данных на подблоки (BlockSub-allocation);
б) упаковки файлов (File Compression);
в) перемещения данных (Data Migration);
4) встроенная поддержка протокола передачи серии пакетов (Packet-Burst Migration);
5) все системные сообщения и интерфейс используют специальный модуль;
6) утилиты управления ОС NetWare v4.xx поддерживают DOS, Windows и OS/2-интерфейс.
Недоработки ОС NetWare v4.0x не позволили ей завоевать рынок, поэтому более распространенной
стала версия NetWare v4.1. Линии NetWare v5.x и NetWare v6 стали развитием ОС NetWare v4.x.
Семейство сетевых операционных систем корпорации «MICROSOFT»
Корпорация «Microsoft» в 1984 г. впервые выпустила на рынок свою сетевую операционную систему
Microsoft Networks. На основе этого программного продукта в дальнейшем были разработаны различные
операционные системы этой фирмы. Корпорация «Microsoft» стала одним из разработчиков и поставщиков
ОС LAN Manager, созданной для поддержки среды клиент-сервер. Но для работы LAN Manager
необходима также установка на файл-сервере ОС OS/2. OS/2 — это ОС, реализующая многозадачность и
рабо тающая в защищенном режиме микропроцессоров х86 и выше.
В1993 г. Microsoft начала выпуск новых ОС — так называемых ОС «новой технологии» (New
Technology — NT) или Windows NT. Семейство ОС Windows NT создавалась на основе предыдущих
версий Windows корпорации «Microsoft». Основным отличием новой ОС была широкая применимость ОС
для множества типов компьютеров: от ноутбуков до самых больших мультипроцессорных рабочих
станций. В июле 1993 г. появились первые ОС семейства NT — Windows NT 3.1 и Windows NT Advanced
Server 3.1.
Недостатки первых версий ОС Windows NT:
1) несовместимость со значительной частью программного обеспечения;
2) производительность системы под управлением NT была ниже производительности систем под
управлением Windows 3.x и Windows 95 из-за излишних мер безопасности;
3) невыразительность интерфейса Windows NT даже по сравнению с Windows 95.
В1996 г. была выпущена улучшенная версия ОС—Windows NT 4.0. В новую ОС были встроены
необходимые средства для создания на ее базе Web-серверов.
В состав Windows NT 4.0 входят:
1) Windows NT 4.0 Workstation, использующийся как клиент в сетях Windows NT Server, NetWare,
UNIX, Vines. Он может быть рабочей станцией и в одноранговых сетях, выполняя одновременно функции и
клиента, и сервера. Также Windows NT Workstation может применяться в качестве ОС автономного
компьютера;
2) Windows NT 4.0 Server, использующийся как сервер в корпоративной сети. Он используется также в
качестве файл-сервера, принт-сервера, сервера приложений, сервера удаленного доступа и сервера связи.
В 2000 г. корпорацией «Microsoft» была выпущена ОС Windows 2000.
Вариантов новой ОС было четыре:
1) Windows 2000 Professional заменила на ПК Windows 9x, а на рабочих станциях — Windows NT 4.0
Workstation;
2) Windows 2000 Server заменила Windows NT 4.0 Server для малых и средних серверов;
3) Windows 2000 Advanced Server заменила Windows NT 4.0 Server для крупных серверов;
4) Windows 2000 DataCenter Server предназначена для особо крупных серверов, использующихся в
очень крупных фирмах или для поддержания очень крупных Internet-узлов.
87
СИСТЕМА КОДИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ
Кодирование предназначено для унификации формы представления данных, относящихся к
различным типам, с целью автоматизации работы с информацией.
Кодированием называется выражение данных одного типа через данные другого типа. Например,
естественные человеческие языки можно рассматривать как системы кодирования понятий для выражения
мыслей посредством речи. Также и азбуки являются системами кодирования компонентов языка с
помощью графических символов.
Система кодирования информации, применяемая в вычислительной технике, называется двоичным
кодированием. В ее основе лежит представление данных через последовательность двух знаков: 0 и 1. Эти
знаки называют двоичными цифрами (binary digit), или сокращенно bit (бит). С помощью одного бита
могут быть закодированы два понятия: 0 или 1 (да или нет, истина или ложь и т.п.). С помощью двух бит
можно выразить четыре различных понятия. Тремя битами можно закодировать восемь различных
значений.
Наименьшей единицей кодирования информации в вычислительной технике после бита является байт.
Он связан с битом следующим соотношением: 1 байт = 8 бит = 1 символ. Как правило, одним байтом
кодируется один символ текстовой информации. Поэтому для текстовых документов размер в байтах
соответствует лексическому объему в символах.
Более крупной единицей кодирования информации является килобайт, который связан с байтом
следующим соотношением: 1 Кб = 1024 байт. Другие, более крупные, единицы кодирования информации
образуются с помощью добавления префиксов мега — (Мб), гига — (Гб), тера — (Тб). 1 Мб =1048580 байт.
1 Гб = 10737740000 байт. 1Тб= 1024Гб.
Для того чтобы закодировать двоичным кодом целое число, необходимо взять целое число и делить
его пополам до тех пор, пока частное не будет равно единице. Совокупность остатков от каждого деления,
записанная справа налево вместе с последним частным, и будет являться двоичным аналогом десятичного
числа. Для кодирования целых чисел от 0 до 255 достаточно иметь 8 разрядов двоичного кода (8 бит). С
помощью 16 бит можно закодировать целые числа от 0 до 65535, а с помощью 24 бит — более 16,5 млн
различных значений. Для кодирования действительных чисел применяется 80-разрядное кодирование. При
этом число предварительно преобразовывают в нормализованную форму, например: 2,1427926 =
0,21427926*101; 500 000 = 0,5*106. Первая часть закодированного числа называется мантиссой, а вторая
часть — характеристикой. Большая часть из 80 бит отводится для хранения мантиссы, и некоторое
фиксированное количество разрядов отводится для хранения характеристики.
Кодирование текстовой информации
Кодирование текстовой информации двоичным кодом осуществляется посредством обозначения
каждого символа алфавита определенным целым числом. Тогда с помощью восьми двоичных разрядов
можно закодировать 256 различных символов. Этого количества символов достаточно, чтобы выразить все
символы английского и русского алфавитов. В первые годы развития ЭВМ трудности кодирования
текстовой информации были связаны с отсутствием необходимых стандартов кодирования. В настоящее
время, напротив, эти трудности вызваны большим количеством одновременно действующих и зачастую
противоречивых стандартов. Для английского языка как для неофициального международного средства
общения эти трудности были решены. Институт стандартизации США разработал и ввел в действие
систему кодирования ASCII (American Standard Code for Information Interchange — стандартный код
информационного обмена США).
Были разработаны несколько кодировок русского алфавита:
1) кодировка Windows-1251 была введена компанией Microsoft, и с учетом широкого распространения
ОС и других программных продуктов этой компании в РФ она нашла широкое распространение;
2) кодировка КОИ-8 (Код Обмена Информацией, восьмизначный) является другой популярной
кодировкой российского алфавита, распространенной в компьютерных сетях на территории РФ и в
российском секторе Интернета;
3) кодировка ISO (International Standard Organization — Международный институт стандартизации)
является международным стандартом кодирования символов русского языка. На практике данная
кодировка используется редко.
Ограниченный набор кодов (256) создает достаточное количество трудностей для разработчиков
единой системы кодирования текстовой информации. Поэтому было предложено кодировать символы не
восьмиразрядными двоичными числами, а числами с большим разрядом, что привело к расширению
диапазона возможных значений кодов.
88
Система 16-разрядного кодирования символов получила название универсальной — UNICODE.
Шестнадцать разрядов обеспечивают уникальные коды для 65 536 символов, что вполне достаточно для
размещения в одной таблице символов большинства языков планеты. Несмотря на простоту
предложенного подхода, практический переход на данную систему кодировки долгое время не мог
осуществиться из-за недостатков ресурсов средств вычислительной техники, потому что в системе
кодирования UNICODE все текстовые документы становятся автоматически вдвое больше. В конце 1990-х
гг. технические средства достигли необходимого уровня, и стал происходить постепенный перевод
документов и программных средств на систему кодирования UNICODE.
Кодирование графической информации
Существует несколько методов кодирования графической информации. Если черно-белое графическое
изображение рассматривать с помощью увеличительного стекла, то можно заметить, что оно состоит из
мельчайших точек, образующих характерный узор (или растр). Линейные координаты и индивидуальные
свойства каждой точки изображения можно выразить с помощью целых чисел. Поэтому в основе
растрового кодирования лежит двоичный код представления графических данных. Общепринятым
стандартом считается представление черно-белых иллюстраций в виде комбинации точек с 256 градациями
серого цвета. Таким образом, для кодирования яркости любой точки достаточно восьмиразрядного
двоичного числа. В основе кодирования цветных графических изображений лежит принцип декомпозиции
произвольного цвета на основные составляющие, в качестве которых определены три основных цвета:
красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue). На практике считается, что любой цвет, видимый
человеческим глазом, можно получить с помощью механической комбинации этих трех цветов. Такая
система кодирования называется RGB (по первым буквам основных цветов). При использовании 24
двоичных разрядов для кодирования цветной графики такой режим называется полноцветным (True Color).
Каждому из основных цветов можно поставить в соответствие цвет, дополняющий основной цвет до
белого. Для любого из основных цветов дополнительным будет цвет, образованный суммой пары
остальных основных цветов. Соответственно дополнительными цветами являются голубой (Cyan),
пурпурный (Magenta) и желтый (Yellow). Следовательно, принцип декомпозиции произвольного цвета на
составляющие компоненты можно применять не только для основных цветов, но и для дополнительных,
т.е. любой цвет можно представить в виде суммы голубой, пурпурной и желтой составляющей. Данный
метод кодирования цвета используется в полиграфии, но в полиграфии употребляется еще и четвертая
краска — черная (Black). Поэтому данная система кодирования обозначается четырьмя буквами CMYK.
Для представления цветной графики в этой системе используются 32 двоичных разряда. Такой режим
также называется полноцветным. С уменьшением количества двоичных разрядов, используемых для
кодирования цвета каждой точки, сокращается объем данных, но при этом и диапазон кодируемых цветов
заметно уменьшается. Кодирование цветной графики 16-разрядными двоичными числами называется
режимом High Color. При кодировании графической цветной информации с использованием 8 бит данных
можно передать только 256 оттенков. Такой метод кодирования цвета называется индексным.
Кодирование звуковой информации
На сегодняшний день не существует единой стандартной системы кодирования звуковой информации,
потому что приемы и методы работы со звуковой информацией начали развиваться по сравнению с
методами работы с другими видами информации наиболее поздно. По этой причине множество различных
компаний, работающих в области кодирования информации, создали свои собственные корпоративные
стандарты для звуковой информации. Однако среди этих корпоративных стандартов можно выделить два
основных направления. В основе метода FM (Frequency Modulation) лежит утверждение о том, что
теоретически любой сложный звук можно разложить на последовательность простейших гармонических
сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду и, следовательно,
может быть описан числовыми параметрами или закодирован. Звуковые сигналы имеют непрерывный
спектр, т.е. являются аналоговыми, поэтому их разложение в гармонические ряды и представление в виде
дискретных цифровых сигналов выполняют специальные устройства — аналогово-цифровые
преобразователи (АЦП). Обратное преобразование для воспроизведения звука, закодированного числовым
кодом, осуществляется посредством цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП).
Вследствие таких преобразований звуковых сигналов неизбежны потери информации, связанные с
методом кодирования. Поэтому качество звукозаписи с помощью метода FM обычно получается не вполне
удовлетворительным и соответствует качеству звучания простейших электромузыкальных инструментов с
окраской, характерной для электронной музыки. В то же время данный метод обеспечивает весьма
89
компактный код, поэтому он широко применялся в те годы, когда ресурсы средств вычислительной
техники были явно недостаточны. Основная идея метода таблично-волнового (Wave-Table) синтеза
заключается в том, что в заранее подготовленных таблицах хранятся образцы звуков для множества
различных музыкальных инструментов. Такие звуковые образцы называются сэмплами. Числовые коды,
заложенные в сэмпле, выражают такие его Характеристики, как тип инструмента, номер его модели,
высоту тона, продолжительность и интенсивность звука, динамику его изменения, некоторые компоненты
среды, в которой происходит звучание, а также прочие параметры, характеризующие особенности
звучания. Поскольку в качестве образцов используются реальные звуки, то качество закодированной
звуковой информации получается очень высоким и приближается к качеству звучания реальных
музыкальных инструментов, что в большей степени соответствует современному уровню развития
вычислительной техники.
СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭВМ
Программное обеспечение компьютера — это совокупность программ, процедур и инструкций, а
также связанная с ними техническая документация, позволяющие использовать ЭВМ для решения
конкретно поставленных задач. По областям применения программное обеспечение компьютера
подразделяется на системное и прикладное программное обеспечение. Общее (или системное)
программное обеспечение выступает в качестве «организатора» всех компонент компьютера, а также
подключенных к нему внешних устройств.
В составе системного программного обеспечения выделяют следующие компоненты:
1) операционную систему — это целый комплекс управляющих программ, выступающих в качестве
интерфейса между компонентами ПК и обеспечивающих наиболее эффективное использование ресурсов
ЭВМ. Операционная система загружается при включении компьютера;
2) вспомогательные программы технического обслуживания (утилиты), в составе которых выделяют:
а) программы для диагностики компьютера, предназначенные для проверки конфигурации
компьютера и работоспособности устройств компьютера; прежде всего осуществляется проверка
жестких дисков на наличие ошибок;
б) программы для оптимизации дисков, предназначенные для обеспечения более быстрого
доступа к информации, хранящейся на жестком диске, за счет оптимизации размещения данных на
этом диске. Процесс оптимизации данных на жестком диске более известен как процесс
дефрагментации диска;
в) программы для очистки диска, предназначенные для нахождения и удаления ненужной
информации (например, временные файлы, временные Интернет-файлы, очистка корзины и др.);
г) программы-кэши для диска, предназначенные для ускорения доступа к данным на диске
путем организации в оперативной памяти ПК кэш-буфера, содержащего наиболее часто используемые
участки диска;
д) программы динамического сжатия дисков, предназначенные для увеличения объема
информации, хранимой на жестких дисках, путем ее динамического сжатия. Действия данных
программ для пользователя не заметны, они проявляются только через увеличение емкости дисков и
изменение скорости доступа к информации;
е) программы-упаковщики (или архиваторы), предназначенные для упаковки данных на
жестких дисках за счет применения специальных методов сжатия информации. Данные программы
позволяют освободить значительное место на диске за счет сжатия информации;
ж) антивирусные программы, предназначенные для предотвращения заражения
.компьютерным вирусом и ликвидации последствий заражения вирусом;
з) системы программирования — это целый комплекс программ для автоматизации процесса
программирования сценариев работы ЭВМ.
СИСТЕМЫ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА
Искусственный интеллект — это способность автоматизированных систем брать на себя часть
функций человеческого разума.
В ходе развития систем искусственного интеллекта (СИИ) выделились три основных направления их
моделирования:
90
1) объект исследований — структура и механизмы работы человеческого мозга, конечная цель
научных изысканий состоит в раскрытии тайн мышления;
2) объект исследований — сам искусственный интеллект, т.е. моделирование интеллектуальной
деятельности человека с помощью вычислительных машин. Основная цель исследований — создание
программного обеспечения электронных вычислительных машин, которое было бы способно решать
интеллектуальные задачи не хуже человека;
3) объект исследований — процесс моделирования смешанных человеко-машинных, или
интерактивных интеллектуальных, систем.
В исследованиях по проблемам искусственного интеллекта можно обозначить шесть направлений,
решающих различные задачи.
 Задача представления знаний. Цель данного направления — решение проблемы формализации
и представления знаний в памяти СИИ.
 Задача манипулирование знаниями. Основные цели данного направления:
o 1) разработка способов пополнения знаний на основе их неполных описаний;
o 2) разработка процедуры обобщения знаний и формирования на их основе абстрактных
понятий;
o 3) создание методов достоверного, вывода на основе имеющихся знаний;
o 4) предложение различных моделей рассуждений, опирающихся на знания и
имитирующих особенности человеческих рассуждений.
 Задача общения. Основные цели данного направления:
o 1) понимание связных текстов на ограниченном и неограниченном естественном языке;
o 2) синтез связных текстов;
o 3) понимание речи и синтез речи;
o 4) теория моделей коммуникации между человеком и СИИ.
 Задача восприятия. Основные цели данного направления:
o 1) проблемы анализа сцен трехмерной графики;
o 2) разработка методов представления информации о зрительных образах в базе знаний
СИИ;
o 3) создание методов перехода от зрительных сцен к их текстовому описанию и методов
обратного перехода;
o 4) создание средств проектирования зрительных сцен на основе внутренних образов в
СИИ.
 Задача обучения. Основная цель данного направления — необходимость обучения СИИ
решению задач, с которыми они ранее не сталкивались, на основе имеющейся в базе знаний
информации.
 Задача поведения. Основные цели данного направления:
o 1) разработка моделей целесообразного, нормативного и ситуативного поведения;
o 2) создание специальных методов многоуровневого планирования и коррекции планов
в динамических ситуациях, представленных в виде изображений;
СИСТЕМЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
Системы программирования — это совокупность различного рода программ, которые используются
для автоматизации процесса программирования сценариев работы электронных вычислительных машин
(ЭВМ). Основная задача систем программирования — это автоматическая трансляция(перевод) текста
сценария программы с входного языка высокого уровня на язык, понятный ЭВМ (язык программирования).
Язык программирования — это строго определенный набор правил, характеризующий систему алгоритмов,
лежащих в основе составляемой программы. Реализация языка программирования (транслятор) — это
системная программа, которая переводит (транслирует) записи на языке высокого уровня в
последовательность машинных команд, понятных ЭВМ. Существуют два основных транслятора языка
программирования — интерпретаторы и компиляторы. Интерпретаторы последовательно анализируют по
одному оператору программы, превращая при этом каждую синтаксическую конструкцию, записанную на
языке высокого уровня, в машинные коды и выполняя их построчно. Компиляторы переводят текст
программы, написанной на языке высокого уровня, в машинные коды в ходе непрерывного процесса,
создавая, таким образом, конечную программу, которую затем ЭВМ выполняет целиком без участия
компилятора. t Все существующие системы программирования делятся на машинно-ориентированные и
машинно-независимые системы. Машинно-ориентированные системы — это системы, в которых язык
91
программирования, наборы операторов и изобразительные средства существенно зависят от особенностей
архитектуры компьютера. Машинно-ориентированные системы используют машинно-зависимые языки
программирования. Недостаток машинно-ориентированных систем заключается в сложности процесса
написания программы.
Машинно-ориентированные языки по степени автоматизации программирования делятся на:
1) машинные языки — это командные языки, которые имеет каждый отдельный компьютер;
2) языки символического кодирования — это языки, которые, как и машинные языки, являются
командными;
3) автокоды—это языки, которые включают в себя все возможности языков символического
кодирования через использование макрокоманд. Макрокоманда — это часто использующаяся командная
последовательность, соответствующая определенной процедуре преобразования информации. Ассемблеры
— это развитые автокоды;
4) макрос — это язык, который выступает средством замены определенной последовательности
символов, описывающих сценарии действий ЭВМ при решении той или иной задачи, на более сжатую
форму. Машинно-независимые системы — это системы, в которых используются высокоуровневые языки
программирования.
СТАНДАРТНЫЕ ПРОТОКОЛЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО СЕТИ
Стандартные протоколы, используемые программным и аппаратным обеспечением ЛВС, определяют
способ передачи данных по сети. Наиболее распространенными являются модели стандартных протоколов
OSI и IEEE Project 802. Международная организация по стандартизации ISO (International Standards
Organization) разработала базовую модель взаимодействия открытых систем OSI (Open Systems
Interconnection), которая стала международным стандартом передачи данных. Модель OSI разбивает
сетевое соединение на семь уровней:
1) уровень приложений (Application Layer), где работают пользовательские приложения. Данный
уровень не предоставляет своих услуг другим уровням модели;
2) уровень представления (Presentation Layer), где обеспечивается возможность понимания уровнем
приложений одного компьютера информации, посланной уровнем приложений другого. Задачи
представительского уровня — трансляция данных из одного формата в другие, сжатие данных и их
шифровка;
3) сеансовый уровень (Session Layer), где организуются диалог между процессами на разных машинах,
управление этим диалогом и прерывание его по окончании;
4) транспортный уровень (Transport Layer), где обеспечиваются взаимодействие между приложениями
и коммуникационными уровнями, а также разбиение данных на пакеты и их доставку адресатам;
5) сетевой уровень (Network Layer), где обеспечивается возможность соединения двух конечных
систем, находящихся в разных подсетях;
6) уровень канала данных (Data-Link Layer), где организуется надежная передача данных через канал
связи. Этот уровень обеспечивает физическую адресацию, уведомления об ошибках, порядок доставки
пакетов и управление потоком данных;
7) физический уровень (Physical Layer), где определяются электрические, механические, процедурные
и функциональные спецификации, управляющие физическим соединением узлов сети. Данный уровень
определяет тип среды передачи, методы передачи и т.п. Основная идея модели OSI заключается в том, что
каждому уровню отводится конкретная роль, благодаря чему общая задача передачи данных делится на
отдельные подзадачи.
Протокол передачи данных — это необходимые соглашения для связи одного уровня с выше- и
нижерасположенными уровнями. Пакет документов Project 802 был разработан институтом IEEE. От
модели OSI он отличается тем, что более детально определяет стандарты для физических компонентов
сети. Кроме ISO и IEEE, разработкой собственных протоколов занимаются многие фирмы. Например,
фирмой «IBM» был разработан сетевой протокол IBM NetBIOS (Network Basic Input Output System —
Сетевая операционная система ввода-вывода).
Пакет — это небольшой блок информации, который легче и быстрее передается по сетевому кабелю.
Пакеты являются основными единицами информации в сетевых коммуникациях.
Все пакеты включают в себя следующие сетевые компоненты:
1) адрес источника;
2) информацию;
3) адрес места назначения;
92
4) инструкции и информация для проверки ошибок.
Стандартный пакет состоит из трех разделов:
1) заголовка, который включает сигнал, определяющий содержание пакета, адрес источника
информации, адрес места назначения, информацию, синхронизирующую передачу;
2) информации для передачи;
3) трейлера, т.е. информации для проверки ошибок.
В случае если в ЛВС несколько компьютеров должны иметь совместный доступ к кабелю, возникает
такая проблема передачи данных, как коллизия. Коллизия—это попытка одновременной передачи пакетов
данных двумя или более компьютерами, что вызывает «столкновение» данных и их повреждение. Для
избежания подобных ошибок необходимо управлять потоком информации в сети с помощью методов
доступа к данным. Метод доступа к данным — это набор правил и инструкций, определяющих, как
компьютер должен отправлять и принимать данные по сетевому кабелю.
Существуют три основных метода доступа к данным:
1) множественный доступ с контролем несущей. Выделяют две разновидности этого метода доступа:
a) CSMA/CD — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий,
характеризующийся тем, что перед началом передачи компьютер определяет, свободен канал передачи
данных или занят. Если канал свободен, компьютер начинает передачу; б) CSMA/CA — множественный
доступ с контролем несущей и предотвращением коллизий, характеризующийся тем, что каждый
компьютер перед этапом передачи данных в сеть сигнализирует о своем намерении остальным
компьютерам, что позволяет избежать возможных коллизий. Метод доступа CSMA/CA работает
медленнее, чем CSMA/CD;
2) доступ с передачей маркера. Маркер — это пакет особого типа, перемещающийся по ЛВС от
компьютера к компьютеру. Чтобы переслать информацию в сети, компьютеру необходимо дождаться
прихода свободного маркера. Заполнив маркер информацией, а также адресом отправителя и получателя
посылаемых данных, компьютер отправляет его по сетевому кабелю. В этом случае другие компьютеры
уже не могут передавать свои данные;
3) доступ по приоритету запроса. Это один из самых новых методов доступа, характеризующийся тем,
что связь осуществляется только между компьютером-отправителем, концентратором и компьютеромполучателем, т.е. концентратор управляет доступом к кабелю и передачей информации.
СТРУКТУРА СОВРЕМЕННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
В составе современного персонального компьютера (ПК) типа IBM PC можно выделить несколько
основных компонент:
1) системный блок, который организует работу, обрабатывает информацию, производит расчеты,
обеспечивает связь человека и ЭВМ. Системный блок ПК состоит из системной платы, динамика,
вентилятора, источника питания, двух дисководов;
2) системная плата (материнская плата), которая представляет собой несколько десятков интегральных
схем разного назначения. Основной интегральной схемой является микропроцессор, предназначенный для
выполнения вычислений по хранящейся в запоминающем устройстве программе и обеспечения общего
управления ПК. Быстродействие ПК в значительной мере зависит от скорости работы процессора;
3) память ПК, которая делится на внутреннюю и внешнюю:
а) внутренняя (основная) память — это запоминающее устройство, которое напрямую связано
с процессором и предназначено. для хранения выполняемых программ и данных, непосредственно
участвующих в вычислениях. Внутренняя память делится на оперативную (ОЗУ) и постоянную (ПЗУ)
память. Оперативная память служит для приема, хранения и выдачи информации. Постоянная память
обеспечивает хранение и выдачу информации;
б) внешняя память (ВЗУ) — это устройство, предназначенное для размещения больших
объемов информации и обмена ею с оперативной памятью. Внешние запоминающие устройства
конструктивно отделены от центральных устройств ПК;
4) аудио-плата (звуковая карта), которая предназначена для воспроизведения и записи звука;
5) видео-плата (видеокарта), которая обеспечивает возможность воспроизведения и записи
видеосигнала;
6) внешние устройства ввода информации ПК:
а) клавиатура — это устройство, представляющее собой совокупность механических датчиков,
воспринимающих давление на клавиши и замыкающих определенную электрическую цепь;
б) мышь — это манипулятор, позволяющий оптимизировать работу с большой категорией
93
компьютерных программ. Мыши делятся на механические, оптико-механические и оптические. По
способу передачи данных в компьютер мыши делятся на проводные и беспроводные;
в) сканер — это устройство, позволяющее вводить в компьютер в графическом виде текст,
рисунки, фотографии и др.;
7) внешние устройства вывода информации ПК:
а) монитор, предназначенный для вывода на экран текстовой и графической информации.
Размер экрана монитора измеряется в дюймах как расстояние между левым нижним и правым верхним
углами экрана;
б) принтер, предназначенный для печати подготовленного на ПК текста и графики. Наиболее
распространенными являются матричные, струйные и лазерные принтеры.
ТЕХНОЛОГИЯ ХРАНЕНИЯ, ПОИСКА И СОРТИРОВКИ ДАННЫХ
Технология — способ организации и выполнения некоторого процесса. В отличие от
«нетехнологичной» совокупности средств и методов, применение одной и той же технологии к одинаковым
исходным данным дает результат одного и того же качества.
Информационная технология — совокупность средств и методов преобразования информационных
данных для получения информации нового качества (информационного продукта) о состоянии объекта,
процесса или явления. Основным техническим средством технологии переработки информации сегодня
является персональный компьютер. Компьютерные информационные технологии характеризуются:
• интерактивным (диалоговым) режимом работы;
• интегрированностью (взаимосвязью) различных программных средств;
• возможностью гибкого изменения как данных, так и постановки задачи в процессе её решения.
Специальным образом организованная совокупность данных в рамках некоторой предметной области,
предназначенная для длительного хранения и постоянного применения называется базой данных (БД).
Примеры БД: БД по сплавам металлов, БД о работниках предприятия, БД в системе продажи билетов и т.
п.
Программа, предназначенная для создания и работы с базами данных, называется системой
управления базами данных (СУБД). Именно наличие СУБД превращает огромный объем хранимых в
компьютерной памяти сведений в мощную справочную систему, способную производить поиск и отбор
необходимой нам информации.
Примеры СУБД: dBASE, MS Access.
Собственно СУБД, управляющая доступом к базе данных, является универсальным программным
обеспечением. Для адаптации СУБД к конкретной предметной области в ней имеются встроенные
языковые средства:
Основные возможности СУБД:
• ввод информации в БД и обеспечение его логического контроля;
• просмотр, исправление и обновление информации;
• обеспечение непротиворечивости данных;
• автоматическое упорядочивание информации в соответствии с требованиями человека;
• удобный доступ к БД (в том числе через глобальные и локальные сети); обеспечение коллективного
доступа к данным;
• быстрота поиска информации с необходимыми свойствами;
• вывод информации из базы данных на экран дисплея, в файл и на бумажный носитель;
• защита информации от разрушения, несанкционированного доступа;
• удобный и интуитивно понятный пользователю интерфейс; система дружественных подсказок;
• работа с большими объемами данных.
Для ускорения поиска информации в базе данных её специальным образом организуют. Известны
три основных типа организации данных и связей между ними: иерархический, сетевой и реляционный.
94
В иерархической БД существует упорядоченность объектов по уровням. Между объектами
существуют связи, каждый объект может включать в себя объекты более низкого уровня. Говорят, что такие
объекты находятся в отношении предка к потомку. Иерархическую базу данных образуют папки Windows.
Верхний уровень занимает папка Рабочий стол. Папки второго уровня Мой компьютер, Корзина и Сетевое
окружение являются его потомками. Папка Мой компьютер является предком для папок Диск А, Диск С
и так далее. Поиск какого-либо объекта в такой БД может оказаться довольно трудоемким из-за
необходимости последовательно проходить несколько предшествующих иерархических уровней.
В сетевой БД не накладывается никаких ограничений на связи между объектами: в ней могут быть
объекты, имеющие более одного предка. Сетевой базой данных фактически является Всемирная паутина
глобальной компьютерной сети Интернет. Гиперссылки связывают между собой сотни миллионов
документов в единую сетевую базу данных.
Наиболее распространенным типом баз данных является табличная, или реляционная БД. Это база
данных с табличной формой организации информации. Реляционная БД состоит из одной или нескольких
прямоугольных таблиц. Строка таблицы называется записью, столбец — полем. Запись содержит
информацию об одном объекте, описываемом в базе данных. Поле — это часть записи, которая отводится
для отдельной характеристики (атрибута) объекта. Поле базы данных имеет имя, тип и длину. Тип поля
определяется типом данных, которые оно содержит. Поля могут содержать данные таких типов, как
счетчик, текстовый, числовой, дата/время, логический, гиперссылка. Длина поля — это максимальное
количество символов, которые могут содержаться в поле. Основной формой вывода сведений из базы
данных является отчет — выборочные сведения, представленные в виде таблицы. Преимущество
реляционных БД — наглядность организации данных, скорость поиска нужной информации. Примером
реляционной базы данных может служить сводная ведомость успеваемости в классном журнале: здесь
записью является успеваемость по всем предметам конкретного ученика, а имена полей указывают,
успеваемость по каким предметам должна быть занесена в таблицу.
Совокупность БД и СУБД образуют информационно-поисковую систему.
ТЕХНОЛОГИЯ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО
ПРОГРАММИРОВАНИЯ
Основной единицей в объектно-ориентированном программировании является программный
объект, который объединяет в себе как описывающие его данные (свойства), так и средства обработки
этих данных (методы). Если говорить образно, то объекты — это существительные, свойства объекта —
прилагательные, а методы объекта — глаголы.
Программные объекты обладают свойствами, могут использовать методы и реагируют на
события.
Классы объектов. Классы объектов являются «шаблонами», определяющими наборы свойств,
методов и событий по которым создаются объекты. В языке Visual Basic основными классами объектов
являются объекты, реализующие графический интерфейс приложения. В языке VBA еще используются
более ста различных классов объектов, которые существуют в среде Windows&Office. В обоих языках
существуют возможности подключения дополнительных библиотек программных объектов, а также
создания новых классов объектов самим программистом.
Каждый из классов обладает специфическим набором свойств, методов и событий. Например, в
приложении Word существует класс объектов Документ (Document), который обладает определенными
наборами:
• свойств: имя (Name), полное имя (FullName) и так далее;
• методов: открытие документа (Open), печать документа (Printout), сохранение документа (Save) и
так далее;
;
• событий: открытие документа (Document_New ()), закрытие документа (Document_Close ()) и "так
далее.
Экземпляры класса. Объект, созданный по «шаблону» класса объектов, является
экземпляром класса и наследует весь набор свойств, методов и событий данного класса. Каждый
экземпляр класса имеет уникальное для данного класса имя, которое указывается в скобках после
названия класса, например:
Document("Проба.doc")
Различные экземпляры класса обладают одинаковым на бором свойств, однако значения
свойств у них могут отличаться. Так, в приложении Word могут быть открыты несколько документов,
экземпляров класса Document, которые имеют различные имена, хранятся в различных каталогах и
так далее. В таблице 5.1 приведены значения некоторых свойств двух экземпляров класса Document: Do95
cument ("Проба .doc" ) , который хранится в каталоге Документы на диске С, и Document ("npo6a.txt") ,
который хранится в корневом каталоге этого диска.
Таблица 5.1. Некоторые свойства экземпляров класса Document:
Семейства объектов. Семейство объектов представляет собой объект, содержащий
несколько объектов, экземпляров одного класса. Например, все открытые в текущий момент в
приложении Word документы образуют семейство, которое обозначается следующим образом:
Documents()
Обращение к объекту, входящему в семейство, производится по его имени или индексу.
Например, обращение к документу производится по его имени: Documents("Проба.doc")
Все символы, входящие в выделенный фрагмент документа (объект Selection), входят в семейство
Characters (). В этом случае, обращение к символу производится по его индексу, например:
Characters(7)
Свойства объектов (Properties). Каждый объект обладает определенным набором свойств,
первоначальные значения которых можно установить с использованием диалогового окна
системы программирования.
Значения свойств объектов можно изменять в программном коде. Для присваивания свойству
объекта нового значения в левой части строки программного кода необходимо указать имя объекта
и затем название свойства, которые в соответствие с правилами точечной нотации между собой
разделяются точкой. В правой части строки (после знака равенства) необходимо записать
конкретное значение свойства:
Объект.Свойство = ЗначениеСвойства
Например, установим в выделенном фрагменте текста (объект Selection) для первого символа
(объект Characters (1)) начертание полужирный (свойство Bold).
Свойство Bold может быть установлено (значение свойства True) или не установлено (значение
свойства False). Значения True и False являются ключевыми словами языка и поэтому выделяются.
Присвоим свойству Bold значение True:
Selection.Characters (1) .Bold = True
Объект обычно имеет несколько свойств. С помощью инструкции With — End With можно
задать значения сразу нескольких (например, N) свойств объекта. Синтаксис установки значений
нескольких свойств объекта:
With Объект
.Свойство1 = ЗначениеСвойства1
.Свойство2 = ЗначениеСвойства2
…
.СвойствоN = ЗначениеСвойстваN End With
Например, для придания выделенному фрагменту текста, состоящего из 10 символов, начертания
полужирный и курсив можно использовать следующий программный код:
For I = 1 То 10
With Selection.Characters(I)
.Bold = True
.Italic = True
End With
Next I
Методы объектов (Methods). Для того чтобы объект выполнил какую-либо операцию,
необходимо применить метод, которым он обладает. Многие методы имеют аргументы, которые
позволяют задать параметры выполняемых действий. Для присваивания аргументам конкретных
значений используется двоеточие и знак равенства, а между собой аргументы отделяются запятой.
Обратиться к методу объекта можно с использованием точечной нотации. Чтобы определить,
для какого объекта вызывается метод, перед именем метода указывается имя объ екта, отделенное
точкой:
Объект.Метод apr1:=значение, арг2:=значение
Так, сохранение на диске открытого в приложении Word документа реализуется методом Save, без
аргументов:
96
Documents("npo6a.doc").Save
Операция открытия в приложении Word документа Проба, doc должна содержать не только название
метода Open, но и указание пути к открываемому файлу (аргументу мето да FileName необходимо
присвоить конкретное значение):
Documents{).Open FileName:="С:\Документы\Проба.doc"
Печать трёх первых страниц документа npo6a.doc реализуется с помощью метода Printout с
несколькими аргументами. В этом случае необходимо задать значения аргументов Range (задает
формат диапазона печати), From и То (задают номера начальной и конечной страниц печати).
Documents("Проба.doc").Printout Range:=wdPrintFromTo, From:="l", To:="3"
События (Events). Событие представляет собой действие, распознаваемое объектом. Событие
может создаваться пользователем (например, щелчок мышью или нажатие клави ши) или являться
результатом воздействия других программных объектов. В качестве реакции на события вызывается
определенная процедура, которая может изменять свойства объекта, вызывать его методы и так
далее.
Например, объект Document (Документ) реагирует на события Open (Открытие), New (Создание) и
Close (Закрытие), а объект Selection {Выделенный фрагмент документа) реагирует на события Cut
(Вырезка), Сору (Копирование), Paste (Вставка), Delete (Удаление) и так далее.
ТЕХНОЛОГИЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ С ПОМОЩЬЮ КОМПЬЮТЕРА
Работа по решению задач с использованием компьютера делится на следующие этапы:
На первом этапе обычно строится описательная информационная модель объекта или процесса. При
этом должно быть четко определено, что дано (какие исходные данные известны, какие данные допустимы)
и что требуется найти в решаемой задаче. Также должны быть четко выделены наиболее существенные
свойства рассматриваемого объекта или процесса, указаны связи между исходными данными и результатами.
На втором этапе описательная информационная модель формализуется, то есть записывается с
помощью некоторого формального языка. Для этого требуется:
• понять, к какому классу принадлежит рассматриваемая задача;
• записать известные связи между исходными данными и результатами с помощью математических
соотношений;
• выбрать наиболее подходящий способ для решения задачи.
На третьем этапе осуществляется построение алгоритма — четкой инструкции, задающей
необходимую последовательность действий для решения задачи. Алгоритм чаще всего представляется в
форме блок-схемы, ввиду её наглядности и универсальности.
На четвертом этапе алгоритм записывается на понятном для компьютера языке, например, на
одном из языков программирования, осуществляется отладка и тестирование программы. Отладка
программы — это процесс проверки работоспособности программы и исправления обнаруженных при этом
ошибок. Ошибки могут быть связаны с нарушением правил записи программы на конкретном языке
97
программирования. Их программисту помогает выявить используемая система программирования,
выдавая на экран сообщения о выявленных синтаксических и семантических ошибках. Проверка
правильности разработанного алгоритма осуществляется с помощью тестов. Тест — это конкретный
вариант значений исходных данных, для которого известен ожидаемый результат.
На пятом этапе осуществляется компьютерный эксперимент, состоящий в проведении расчетов с
заданными исходными данными, сопоставлении полученных результатов с экспериментальными фактами,
теоретическими положениями и так далее. При этом может возникнуть необходимость уточнить
разработанную математическую модель, полнее учесть особенности изучаемого объекта или процесса. По
уточненной математической модели снова составляется алгоритм, проводится компьютерный эксперимент,
анализируются результаты. Так продолжается до тех пор, пока полученные результаты не будут
достаточно точно соответствовать изучаемому объекту.
Пример. Рассмотрим конкретный пример из области физики. Водитель автомобиля, движущегося с
некоторой постоянной скоростью, увидев красный свет светофора, нажал на тормоз. После этого скорость
автомобиля стала уменьшаться каждую секунду на 5 метров. Требуется найти расстояние, которое
автомобиль прошёл до полной его остановки.
Первый этап.
Дано: V0X — начальная скорость;
vx — конечная скорость (равна нулю, так как автомобиль остановился); ах — ускорение (равно -5 м/с).
Найти: sx — расстояние, которое автомобиль прошёл до полной его остановки.
Второй этап.
В данной ситуации мы имеем дело с прямолинейным равноускоренным движением тела. Формула
для перемещения при этом имеет вид:
v02x
Перепишем эту формулу с учетом того, что конечная скорость равна нулю: s x  
. При ах = -5
2a x
м/с получим: s x  v02x / 10 .
Третий этап.
Представим алгоритм решения задачи в виде блок-схемы:
Четвёртый этап.
Запишем данный алгоритм на языке программирования QBasic:
REM путь торможения
INPUT "Введите
начальную
скорость
(м/с)"; V0
S = V0*V0/10
PRINT "Расстояние,
пройденное
автомобилем до полной остановки,
равно";
S;
"м."
END
Протестировать составленную программу, можно, используя ту информацию, что при скорости 72
км/ч автомобиль с начала торможения до полной остановки проходит 40 метров.
Пятый этап.
Программа выполняется несколько раз при различных исходных данных. Анализ результатов
показывает, что чем больше начальная скорость автомобиля, тем большее расстояние он пройдет с начала
торможения до полной остановки. Следовательно, переходить дорогу в неположенном месте опасно.
98
Применяя компьютер для решения задач, всегда следует помнить, что наряду с огромным
быстродействием и абсолютной исполнительностью у компьютера отсутствуют интуиция и чувство здравого
смысла, и он способен решать только ту задачу, программу решения которой ему подготовил человек.
УПРАВЛЕНИЕ КАК ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС.
ЗАМКНУТЫЕ И РАЗОМКНУТЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ,
НАЗНАЧЕНИЕ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ
Под информацией в кибернетике понимают ту часть знаний, которая используется для
ориентирования, активного действия, управления, то есть в целях сохранения, совершенствования,
развития системы.
Управление — это процесс целенаправленного воздействия на объект, осуществляемый для
организации его функционирования по заданной программе. Управление объектом осуществляется с
целью:
• перевода объекта в новое в соответствии с поставленной целью состояние;
• удержания объекта в существующем состоянии.
Последовательность команд по управлению объектом, приводящая к заранее поставленной цели,
называется алгоритмом управления.
Различают три вида управления:
• программное жесткое (например, движение поезда метро в строгом соответствии с расписанием по
заранее определенному пути);
• регулирование поведения объекта управления (например, регулирование скорости автомобиля);
• саморегулирование.
С точки зрения кибернетики, управление происходит путем информационного взаимодействия
между объектом управления и управляющей системой.
Объектом управления может быть техническое устройство (автомобиль), один человек (ученик,
солдат) или коллектив (оркестр, работники предприятия).
Управляющей системой может быть человек (шофёр, дирижёр оркестра, учитель, директор),
коллектив (правительство, парламент), а может быть и техническое устройство (автоматический регулятор,
компьютер).
Для управления необходимы получение (сбор) информации, её передача и обработка.
Выделяют замкнутые и разомкнутые схемы управления.
Рассмотрим разомкнутую схему управления:
По такой схеме осуществляется, например, управление движением автомашин (объект управления)
на перекрестке с помощью светофора (управляющая система). В этой ситуации управляющее воздействие
формируется лишь в зависимости от возмущающего управляющую систему воздействия исходной
информации, никак не связанной с состоянием управляемого объекта. Светофор не воспринимает текущую
информацию о состоянии движения на перекрестке, он не изменяет алгоритм управления от того, что с
какой-то стороны скопилось очень много машин и образовалась «пробка». Именно поэтому разомкнутые
схемы управления неэффективны в случае перехода объекта управления в неустойчивое состояние.
Обратная связь — это процесс передачи информации о состоянии объекта управления в
управляющую систему. Назначение обратной связи — корректировка управляющих воздействий
управляющей системы на объект управления в зависимости от состояния объекта управления. Обратная
связь предусмотрена в ряде бытовых приборов (утюг с терморегулятором, холодильник, кастрюляскороварка), в живых организмах, в обществе.
Управлению с обратной связью соответствует замкнутая схема управления:
99
Система управления с обратной связью наиболее пригодна для управления в случае неустойчивых
состояний управляемого объекта. При этом управляющая система должна быть достаточно
«интеллектуальной» для того, чтобы, получив информацию по обратной связи, проанализировать её и принять решение о следующей команде. Если вместо обычного светофора на дорожном перекрестке будет
работать милиционер-регулировщик, то управление движением станет более рациональным. В этом случае
разомкнутая схема управления трансформируется в замкнутую, что обеспечивает более стабильную
обстановку на данном перекрестке.
В случае разомкнутой схемы управления алгоритм управления представляет собой линейную
последовательность команд. При наличии обратной связи и «интеллектуальной» системы управления
алгоритм управления может иметь сложную структуру, содержащую ветвления и циклы.
Все компоненты кибернетической системы управления имеются в организме животного и человека:
мозг — управляющая система, органы движения — объекты управления, нервная система — каналы
информационной связи. Таким образом, животное и человек являются естественными (созданными
природой) самоуправляющимися системами.
Примером искусственной (созданной человеком) самоуправляющейся системы является компьютер.
В нём имеются как органы управления (процессор), так и управляемые компоненты (внешние устройства).
В настоящее время компьютеру, в память которого заложена программа управления,
предусматривающая все варианты информации, которые могут быть получены по обратной связи, очень
часто отводится роль управляющей системы. Такой способ управления называют программным
управлением.
Все системы управления можно разделить на:
• неавтоматические системы управления — человек занимается управлением самостоятельно;
• автоматизированные системы управления (АСУ) — сбор необходимой для принятия решения
информации и её обработка производятся автоматически, а окончательное решение принимает
человек;
• системы автоматического управления (САУ) — все операции, связанные с процессами управления,
происходят без участия человека по программа, предварительно подготовленным человеком.
Количество автоматизированных и автоматических систем вокруг нас неуклонно возрастает.
УСТРОЙСТВА ПАМЯТИ КОМПЬЮТЕРА. НОСИТЕЛИ
ИНФОРМАЦИИ
Для хранения данных и программ их обработки предназначена память. Исторически компьютерную
память делят на внутреннюю и внешнюю.
Внутреннюю память компьютера составляют постоянное запоминающее устройство (ПЗУ),
оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и сверхоперативная память.
Постоянное запоминающее устройство (в современной терминологии — ROM: Read Only Memory)
предназначено для чтения хранящейся в нём информации. В ПЗУ находятся программы, которые
записываются туда на заводе-изготовителе. Они автоматически запускаются при включении компьютера.
Эти программы предназначены для первоначальной загрузки операционной системы. После выключения
питания компьютера информация в ПЗУ сохраняется — это энергонезависимое устройство.
Вся информация, необходимая для работы компьютера, помещается в оперативную память (в
современной терминологии — RAM: Random Access Memory). Процессор может мгновенно обращаться к
информации, находящейся в оперативной памяти, поэтому она называется «быстрой». Электрические
импульсы, в форме которых информация сохраняется в оперативной памяти, существуют только тогда, когда
компьютер включен. После выключения источника питания вся информация, содержащаяся в оперативной
памяти, разрушается — оперативная память энергозависима.
Возможности компьютера во многом зависят от объёма оперативной памяти: чем больше объём
памяти, тем большими возможностями по работе с информацией обладает компьютер. Оперативная память
компьютера состоит из большого количества ячеек, в каждой из которых может храниться определенный
объем информации, например, один текстовый символ. В наиболее распространённых персональных
компьютерах ёмкость ОЗУ 128-256 Мб.
Для ускорения вычислений информация из наиболее часто используемых участков ОЗУ помещается в
сверхбыстродействующие микросхемы памяти — кэш-память. Отсутствие кэш-памяти может на 20-30%
снизить общую производительность компьютера. В настоящее время широко распространена кэш-память
ёмкостью 64-512 Кб.
100
Второй важной характеристикой модулей оперативной памяти является их быстродействие, то есть
период времени, за который происходит операция записи или считывания информации из ячеек памяти.
Современные модули памяти обеспечивают скорость доступа к информации свыше 10 наносекунд (10~9 с).
Внешняя память предназначена для долговременного хранения программ и данных, не
используемых в данный момент. Внешняя память, в отличие от оперативной, является энергонезависимой.
Для работы с внешней памятью необходимо наличие:
1)
накопителя, или дисковода, — устройства, обеспечивающего запись/считывание
информации;
2)
носителя — устройства хранения информации.
Основные виды накопителей и соответствующих им носителей приведены в следующей таблице:
Основные характеристики накопителей и носителей:
информационная ёмкость;
скорость обмена информацией;
надёжность хранения информации;
стоимость.
Носители внешней памяти обеспечивают транспортировку данных в тех случаях, когда компьютеры
не объединены в сети (локальные или глобальные).
Магнитные диски — это круглые пластмассовые или металлические пластины, имеющие магнитное
покрытие. Данные, которые поступают в оперативную память (импульсы или их отсутствие), хранятся на
таких дисках в виде намагниченных или ненамагниченных областей. Информация на магнитные носители
может записываться многократно.
Дискета (флоппи-диск) представляет собой тонкий и гибкий пластмассовый диск, покрытый с двух
сторон специальным веществом и помещенный в жесткий пластмассовый конверт. Такие диски
пользователь сам помещает в дисковод и вынимает из него. Большинство применяемых сейчас дискет
имеют размер 3,5 дюйма. Информационная емкость дискеты — 1,44 Мб. На ней может быть, например,
записана книга объемом около 600 страниц или несколько качественных графических изображений.
Дискеты требуют аккуратного обращения: не следует сгибать дискету, дотрагиваться до
записывающей поверхности. В целях сохранения информации гибкие магнитные диски необходимо
предохранять от воздействия сильных магнитных полей и нагревания, так как такие физические воздействия могут привести к размагничиванию носителя и потере информации.
Жесткие диски (винчестеры) сделаны из стекла или металла; они представляют собой несколько
десятков дисков, размещенных на одной оси, заключенных в металлический корпус и вращающихся с
большой угловой скоростью. Жесткие диски чаще всего постоянно находятся внутри компьютера (хотя
существуют и внешние жесткие диски). Они выполняют точно такие же функции, что и гибкие диски;
однако, жесткие диски способны хранить значительно большее количество информации (винчестеры
современных компьютеров способны вместить информацию, хранящуюся на десятках тысяч гибких дисков),
быстрее вращаются и, в отличие от гибких дисков, их нельзя потерять, они защищены от грязи, пыли,
влаги, температуры и других внешних воздействий. Наиболее популярны сегодня диски ёмкостью 10-80 Гб.
В целях сохранения информации и работоспособности жесткие диски необходимо оберегать от ударов
и резких изменений пространственной ориентации в процессе работы.
В настоящее время широкое распространение получили CD-ROM (от англ. Read Only Memory —
память только для чтения), или лазерные диски. Запись и считывание информации в лазерных дисководах
происходит с помощью света. Поэтому лазерные диски иначе называют оптическими.
По своей структуре лазерный диск напоминает слоеный пирог. Первый слой — основной —
изготавливается из пластмассы, второй — отражающий — выполнен из металла (алюминия, золота,
серебра), третий — защитный — сделан из прозрачного лака, поверх которого наносится декоративное
оформление. Основной слой содержит полезную информацию, закодированную в нанесённых на него
микроскопических углублениях, называемых питами (от англ. pit — ямка, впадина). Информация на
лазерном диске записана на одну спиралевидную дорожку (как на грампластинке), содержащую
чередующиеся участки с различной отражающей способностью. Лазерный луч падает на поверхность
вращающегося диска, интенсивность отраженного луча зависит от отражающей способности участка
•
•
•
•
101
дорожки и интерпретируется как 0 или 1. В целях сохранности информации лазерные диски необходимо
предохранять от механических повреждений (царапин), а также от загрязнения.
Для работы с CD важными характеристиками являются время доступа, показывающее, как быстро
происходит поиск нужной информации на диске, и скорость чтения данных после того, как файл найден.
Последнюю обычно измеряют в единицах, равных скорости считывания информации с аудио СD (около
150 Кб в секунду). На сегодняшний день наиболее распространены 52-скоростные накопители CD-ROM
(скорость считывания — 7500 Кб/с).
CD-ROM удобен для хранения неизменяемой информации (словарей, справочников, энциклопедий).
Первое время главным недостатком компакт-диска была невозможность записи на него в домашних
условиях. Этот недостаток был устранен с появлением сначала однократно записываемых дисков CD-R
(CD-Recordable), а затем дисков для многократной перезаписи CD-RW (CD-ReWritable).
Пластиковая основа для CD-R не несёт полезной информации — вместо питов на ней отпечатаны
пустые дорожки. Сверху нанесена тонкая плёнка органических молекул, способных необратимо менять свои
оптические свойства при нагревании, а затем диск покрывается слоем отражающего металла. В процессе
записи лазерный луч нагревает выбранные точки поверхности, они перестают пропускать свет к
отражающему слою, образуя участки, аналогичные питам.
В многократно перезаписываемых дисках применяется иная технология. Вместо слоя органических
молекул используется плёнка сплава редкоземельных металлов, способных обратимо менять своё состояние
в зависимости от температуры нагрева лазерным лучом.
Диски, сочетающие в себе достоинства магнитного и оптического носителей и позволяющие
многократно перезаписывать информацию, хранящуюся на диске, получили название магнитооптических
дисков. Их важнейшие достоинства: большая информационная емкость, компактность, мобильность,
возможность перезаписи хранящейся информации.
В последнее время на рынке появились цифровые универсальные диски DVD. По внешнему виду и
внутреннему устройству они сильно похожи на CD: используется аналогичные технологии нанесения на
пластиковую основу углублений-питов; регистрации отраженного от металлического покрытия сигнала и его
интерпретации в виде нулей и единиц. Принципиальное отличие состоит в увеличении плотности записи за счет
использования полупроводникового лазера с меньшей длиной волны. В итоге, на самый простой DVD можно
записать до 4,7 Гб данных. Диски DVD могут быть двухслойными и двухсторонними. Это породило
несколько типов DVD:
DVD-5 — односторонние однослойные;
DVD-9 — односторонние двухслойные;
DVD-10 — двусторонние однослойные;
DVD-18 — двухсторонние двухслойные.
Основными характеристиками носителей информации являются скорость доступа к данным и ёмкость
— количество информации, которое может храниться на диске. Ёмкость дисков измеряется в мегабайтах и
гигабайтах. Ниже приведена ёмкость основных машинных носителей информации:
ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА. ПАПКИ И ФАЙЛЫ. ИМЯ, ТИП, ПУТЬ
ДОСТУПА К ФАЙЛУ
Все программы и данные хранятся в долговременной (внешней) памяти компьютера в виде файлов.
Файл — это информация, хранящаяся во внешней памяти как единое целое и обозначенная одним
именем.
Файл характеризуется набором параметров (имя, расширение, размер, дата создания, дата последней
модификации) и атрибутами, используемыми операционной системой для его обработки (архивный,
системный, скрытый, только для чтения и др.).
Размер файла выражается в байтах.
Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имя файла и расширение,
обозначающее его тип (программа, текст, рисунок и так далее). Собственно имя файлу дает пользователь, а
расширение обычно задается программой автоматически при создании файла.
102
В операционных системах семейства DOS имя файла может содержать от 1 до 8 символов, можно
использовать символы латинского алфавита, арабские цифры и некоторые другие символы. В
операционной системе Windows имя файла может иметь до 255 символов, причем можно использовать
буквы национальных алфавитов и пробелы.
Расширение имени файла записывается после точки и может содержать от 1 до 3 символов в MS DOS
и больше 3 — в Windows. Чаще всего в расширение вкладывается определенный смысл (хотя пользователь
может задавать и бессмысленные расширения) — оно указывает на содержимое файла или на то, какой
программой был создан данный файл.
В таблице приведены наиболее распространенные типы файлов и их расширений:
Файловая система — это функциональная часть операционной системы, обеспечивающая
выполнение операций над файлами.
На каждом носителе информации (гибком, жестком или лазерном диске) может храниться большое
количество файлов. Для удобства поиска информации файлы, по принадлежности к какому-либо одному
разделу, объединяют в группы, называемые каталогами (DOS) или папками (Windows).
Каталог, так же, как и файлы, находится на диске. Каталог содержит названия файлов и указание
на их место размещения на диске. Каталог также получает собственное имя. Он сам может входить в состав
другого, внешнего по отношению к нему каталога. Каждый каталог может содержать внутри себя
множество файлов и вложенных каталогов. Таким образом, каталог — это поименованная совокупность
файлов и подкаталогов (вложенных каталогов). Каталог самого верхнего уровня называется корневым
каталогом. Его имеет изначально любой носитель; корневой каталог создается операционной системой без
нашего участия.
Файловая структура диска — это совокупность файлов на диске и взаимосвязей между ними.
Файловые структуры бывают простыми и многоуровневыми (иерархическими).
Простые файловые структуры могут использоваться для дисков с небольшим (до нескольких
десятков) количеством файлов. В этом случае оглавление диска представляет собой линейную
последовательность имен файлов.
Многоуровневые файловые структуры используются для хранения большого (сотни и тысячи)
количества файлов. Начальный, корневой, каталог содержит файлы и вложенные каталоги 1-го уровня.
Каждый из каталогов 1-го уровня может содержать не только файлы, но и вложенные каталоги второго
уровня и так далее.
Графическое изображение иерархической файловой структуры называется деревом.
Чтобы найти нужный файл в файловой системе, имеющей иерархическую структуру, необходимо
указать путь к файлу. В путь к файлу входит последовательность имен каталогов от корневого до того, в
котором непосредственно находится файл, разделяющихся при записи обратной косой чертой (\).
Полное имя файла состоит из пути к файлу (начиная с имени диска) и имени самого файла.
Все файлы можно разделить на исполнимые (программы) и неисполнимые (файлы данных и
документов). Исполнимые файлы могут запускаться операционной системой на выполнение, а
неисполнимые файлы могут только изменять свое содержимое в процессе выполнения программы.
Можно разделить файлы на:
• основные — их наличие необходимо для работы операционной системы и программных продуктов;
• служебные — хранящие конфигурацию и настройки основных файлов;
• рабочие — их содержимое изменяется в результате работы основных программных файлов; именно
ради них и создаются все остальные файлы;
• временные — создающиеся в момент работы основных файлов и хранящие промежуточные
результаты.
В зависимости от значений атрибутов файлов операционная система разрешает или запрещает те или
иные действия над файлами.
В процессе работы на компьютере над файлами наиболее часто проводятся следующие операции:
• копирование (создается копия в другом каталоге или на другом носителе);
• перемещение (производится копирование файла в другой каталог или на другой носитель, в
103
исходном каталоге объект уничтожается);
• удаление (в исходном каталоге объект уничтожается);
• переименование (изменяется имя файла).
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА КОМПЬЮТЕРА (ОСНОВНЫЕ
УСТРОЙСТВА, ИХ ФУНКЦИИ И ВЗАИМОСВЯЗЬ).
ХАРАКТЕРИСТИКИ СОВРЕМЕННЫХ ПЕРСОНАЛЬНЫХ
КОМПЬЮТЕРОВ.
Компьютер состоит из устройств, выполняющих ряд функций мыслящего человека. В нем есть:
устройства ввода информации; память; процессор; устройства вывода информации; устройства
приема/передачи информации.
Функциональную схему компьютера можно представить следующим образом:
Процессор — мозг компьютера. Он состоит из арифметико-логического устройства (АЛУ) и
устройства управления (УУ). АЛУ обеспечивает обработку всех видов информации, поступающей в
компьютер; функцией УУ является согласование действий всех узлов, входящих в состав компьютера.
Каждый процессор способен выполнять некоторый набор универсальных инструкций — машинных команд.
Процессор организует считывание очередной команды, её анализ и выполнение, а также прием данных
или отправку результатов работы на требуемое устройство. В процессоре имеются специальные ячейки
(регистры) для оперативного хранения обрабатываемых данных и некоторой служебной информации.
Аппаратно процессор реализуется в виде сверхбольшой интегральной схемы (СБИС), которая
на самом деле не является «большой» по размеру, а представляет собой, наоборот, небольшую
плоскую полупроводниковую пластину. Большой она называется потому, что современные технологии позволяют разместить на ней огромное количество (до 10 миллионов) функциональных
элементов. Эти элементы образуют сложную структуру, что позволяет процессору производить
обработку информации (например, складывать числа) с очень высокой скоростью. Основными
характеристиками процессора являются:
• тактовая частота;
• разрядность;
• адресное пространство.
Рассмотрим эти характеристики более подробно.
Любая операция процессора (машинная команда) состоит из отдельных элементарных действий
— тактов. Очередной такт инициируется импульсом, поступающим от генератора тактовой частоты.
Очевидно, что чем чаще следуют импульсы от генератора, тем быстрее будет выполнена операция,
состоящая из фиксированного числа тактов. Количество импульсов в секунду определяет тактовую
частоту процессора. Тактовая частота измеряется в мегагерцах — миллионах импульсов в секунду.
Тактовая частота современных процессоров уже превышает 1000 МГц или 1 ГГц (гигагерц).
Разрядность — это максимальное количество разрядов двоичного кода, которые могут
обрабатываться или передаваться одновременно. Характеристика «разрядность» для процессора
включает в себя:
• разрядность (количество двоичных разрядов) внутренних регистров процессора — для
104
современных моделей она равна 32;
• разрядность шины данных — от неё зависит скорость передачи информации между
процессором и другими устройствами;
• разрядность шины адреса, определяющую максимальный объем памяти, который способен
поддерживать компьютер.
Количество ячеек оперативной памяти, к которым может адресоваться центральный
процессор, называют величиной адресного пространства. При n-разрядной адресной шине адресное
пространство равно 2n. Действительно, п двоичных разрядов позволяют получить именно такое
количество неповторяющихся чисел — в данном случае адресов памяти.
Для хранения данных и программ их обработки предназначена память. Исторически
компьютерную память делят на внутреннюю и внешнюю.
Внутреннюю память компьютера составляют постоянное запоминающее устройство (ПЗУ),
оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и сверхоперативная память.
Постоянное запоминающее устройство (в современной терминологии — ROM: Read Only
Memory) предназначено для чтения хранящейся в нём информации. В ПЗУ находятся программы,
которые записываются туда на заводе изготовителе. Они автоматически запускаются при включении
компьютера. Эти программы предназначены для первоначальной загрузки операционной системы.
После выключения питания компьютера информация в ПЗУ сохраняется — это энергонезависимое
устройство.
Вся информация, необходимая для работы компьютера, помещается в оперативную память (в
современной терминологии — RAM: Random Access Memory). Процессор может мгновенно
обращаться к информации, находящейся в оперативной памяти, поэтому она называется «быстрой».
Электрические импульсы, в форме которых информация сохраняется в оперативной памяти,
существуют только тогда, когда компьютер включён. После выключения источника питания вся
информация, содержащаяся в оперативной памяти, разрушается — оперативная память
энергозависима.
Возможности компьютера во многом зависят от объема оперативной памяти: чем больше
объем памяти, тем большими возможностями по работе с информацией обладает компьютер.
Оперативная память компьютера состоит из большого количества ячеек, в каждой из которых может
храниться определенный объем информации, например, один текстовый символ. В наиболее
распространённых персональных компьютерах ёмкость ОЗУ 128-256 Мб.
Для ускорения вычислений информация из наиболее часто используемых участков ОЗУ
помещается в сверхбыстродействующие микросхемы памяти — кэш-память. Отсутствие кэш-памяти
может на 20-30% снизить общую производительность компьютера. В настоящее время широко
распространена кэш-память ёмкостью 64-512 Кб.
Второй важной характеристикой модулей оперативной памяти является их быстродействие, то есть
период времени, за который происходит операция записи или считывания информации из ячеек памяти.
Современные модули памяти обеспечивают скорость доступа к информации свыше 10 наносекунд (10~9 с).
Для долговременного хранения информации используется внешняя память. В качестве устройств
внешней памяти используются накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), накопители на
жестких магнитных дисках (НЖМД) и оптические накопители (CD-ROM и DVD-ROM). В конструкциях
устройств внешней памяти имеются механически движущиеся части, поэтому скорость их работы ниже, чем у
полностью электронной внутренней памяти. Внешняя память позволяет сохранять огромные объемы
информации.
Современные программные системы объединяют внутреннюю и внешнюю память в единое целое,
причем так, что та информация, которая используется реже, попадает в более медленно работающую
внешнюю память. Это позволяет существенно расширить объем обрабатываемой с помощью компьютера
информации и увеличить скорость её обработки.
Для ввода числовой и текстовой информации используется клавиатура. Широкое распространение
программ с графическим интерфейсом способствовало росту популярности других устройств ввода —
манипулятора типа мышь (для настольных персональных компьютеров) и трекбол или тачпад (для
портативных компьютеров).
Для ввода в компьютер фотографии или рисунка используется специальное устройство — сканер. В
настоящее время получают распространение цифровые камеры (фотоаппараты и видеокамеры), которые
формируют изображения уже в компьютерном формате.
Для ввода звуковой информации используется микрофон, подключенный к входу специальной
звуковой платы, установленной в компьютере.
Для управления компьютерными играми удобнее использовать специальные устройства — игровые
манипуляторы (джойстики).
105
Наиболее универсальным устройством вывода является монитор, на экране которого высвечивается
числовая, текстовая, графическая и видеоинформация.
Для сохранения числовой, текстовой и графической информации в виде «твердой копии» на бумаге
используется принтер.
Для вывода на бумагу сложных чертежей, рисунков и схем большого формата используется
плоттер (графопостроитель).
Вывод звуковой информации осуществляется с помощью акустических колонок или наушников,
подключенных к выходу звуковой платы.
Обмен информацией между отдельными устройствами компьютера производится по магистрали
(системной шине), соединяющей все устройства компьютера. Магистраль состоит из трех частей:
• шина адреса, по которой передаётся адрес требуемой ячейки памяти или устройства, с которым
будет происходить обмен информацией;
• шина данных, по которой передается необходимая информация;
• шина управления, регулирующая процесс передачи информации.
Магистральная структура позволяет легко подсоединять к компьютеру именно те внешние
устройства, которые нужны для данного пользователя. Благодаря ей удается скомпоновать из стандартных
блоков любую необходимую конфигурацию компьютера.
Человек постоянно обменивается информацией с окружающими его людьми. Компьютер может
обмениваться информацией (передавать и получать) с другими компьютерами с помощью локальных и
глобальных компьютерных сетей. Для этого в его состав включают сетевую плату и модем.
Важнейшей характеристикой компьютера в целом является его производительность, то есть
возможность компьютера быстро обрабатывать большие объемы информации. Производительность
компьютера во многом определяется быстродействием процессора, быстродействием и объемом памяти.
Ниже приведены основные характеристики современного персонального компьютера:
 процессор типа Pentium IV с тактовой частотой не менее 2 ГГц;
 оперативная память объемом не менее 256 Мб;
 жесткий диск объемом не менее 120 Гб;
 дисковод для гибких дисков 3,5", 1,44 Мб;
 дисковод DVD±RW/CD-R/RW (запись, перезапись, чтение);
 монитор 17".
ЭЛЕКТРОННАЯ КОММЕРЦИЯ
Электронная коммерция (e-commerce) — это ускорение большинства бизнес-процессов за счет их
проведения электронным образом. Начиная с середины 1990-х гг. во всем мире начала резко расти
активность в области электронной торговли. Вслед за крупными компаниями, производящими
компьютерное оборудование, в Интернете появились многочисленные продавцы традиционных товаров.
Термин «электронная коммерция» объединяет в себе множество различных технологий:
1) EDI (протокол электронного обмена данными);
2) электронная почта;
3) Интернет;
4) Интранет (обмен информацией внутри компании);
5) Экстранет (обмен информацией с внешним миром).
Наиболее развитой информационной технологией, на которой может базироваться электронная
коммерция, считается протокол электронного обмена данными — EDI (Electronic Data Interchange). Данный
метод кодировки последовательных транзакций и их обработки в on-line режиме используется уже 25 лет.
Преимущество технологии EDI заключается в том, что она устраняет необходимость обработки, почтовой
пересылки и повторного ввода в компьютеры бумажных документов. Любая коммерция, в том числе и
электронная коммерция в Интернете, подразделяется на две большие категории: business-to-consumer (В2С
— «компания-потребитель») и business-to-business (В2В — «компания-компания»). На начальном этапе
развития электронной коммерции Web-узлы розничной торговли типа В2С (business-to-consumer)
пользовались повышенным вниманием. Основная модель данного типа торговли —это розничные
Интернет-магазины.
Во всем мире система business-to-consumer является развитой структурой удовлетворения
потребительского спроса, однако в России ее развитие затруднено рядом объективных причин:
1) небольшое количество пользователей и низкая покупательная способность;
2) недостаточный уровень развития систем оплаты продукции и услуг;
106
3) отсутствие недорогой и надежной системы доставки.
В последние несколько лет электронная коммерция типа В2С в рамках Интернета вошла в новый этап
своего развития. Происходит слияние мелких компаний, дублирующих друг друга по ассортименту
предлагаемых товаров, или их поглощение более крупными конкурентами. Главная проблема данного
этапа — это обеспечение надежности функционирования всей схемы электронной коммерции.
Рынок В2В (business-to-business) был создан специально для организаций с целью поддержки
взаимодействия между компаниями и их поставщиками, производителями и дистрибьюторами. Этот рынок
открывает намного более широкие возможности, чем сектор В2С-торговли.
Общая схема Интернет-магазина
Основной моделью В2С (business-to-consumer) типа торговли являются розничные Интернетмагазины. Технически любой Интернет-магазин можно рассматривать как совокупность электронной
витрины и торговой системы. Для того чтобы купить какой-либо товар в Интернет-магазине, покупатель
должен при помощи браузера зайти в Сети на Web-сайт Интернет-, магазина. Web-сайт представляет собой
электронную витрину, на которой представлены каталог товаров (с возможностью поиска), а также
необходимые интерфейсные элементы для ввода регистрационной информации, формирования заказа,
проведения платежей через Интернет, оформления доставки, получения информации о компании-продавце
и on-line помощи. Регистрация покупателя в Интернет-магазинах осуществляется или при оформлении
заказа, или при входе в магазин. Витрина электронного магазина находится на Интернет-сервере и
представляет собой Web-сайт с активным содержанием. В ее основе лежит каталог товаров с указанием
цен, который может быть структурирован различными способами (по категориям товаров, по
производителям). Такие электронные каталоги содержат полную информацию о каждом товаре.
Электронная витрина выполняет следующие функции:
1) предоставление интерфейса к базе данных продаваемых товаров (в виде каталога, прайс-листа);
2) работа с электронной «корзиной» или «тележкой» покупателя;
3) регистрация покупателей;
4) оформление заказов с выбором метода оплаты и доставки;
5) предоставление on-line помощи покупателю;
6) сбор маркетинговой информации;
7) обеспечение безопасности личной информации покупателей;
8) автоматическая передача информации в торговую систему.
После выбора товара покупателю необходимо заполнить специальную форму, в которой указывается
способ оплаты и доставки товара. После того как заказ сформирован, вся собранная информация о
покупателе поступает из электронной витрины в торговую систему Интернет-магазина. В торговой системе
проверяется наличие необходимого товара. Если товар отсутствует в данный момент, то магазин
направляет запрос поставщику, а покупателю сообщается о времени задержки. При оплате товара при
передаче покупателю (курьером или наложенным платежом) требуется подтверждение факта заказа. Чаще
всего это происходит с помощью электронной почты. Если покупатель может оплатить товар через
Интернет, то используется платежная система.
Среди покупок, пользующихся наибольшей популярностью в Интернет-магазинах, можно выделить:
1) программное обеспечение;
2) компьютеры и комплектующие;
3) туристическое обслуживание;
4) финансовые услуги;
5) книги, видеокассеты, диски и т.п.
ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Существует несколько точек зрения на этапы развития информационных технологий с
использованием компьютеров.
Этапизация осуществляется на основе различных признаков деления:
1) выделения этапов по проблемам процесса информатизации общества:
а) 1-й этап (до конца 1960-х гг.) — проблема обработки больших объемов информации в
условиях ограниченных возможностей аппаратных средств;
б) 2-й этап (до конца 1970-х гг.) — проблема отставания программного обеспечения от уровня
107
развития аппаратных средств;
в) 3-й этап (с начала 1980-х гг.) — проблемы максимального удовлетворения потребностей
пользователя и создания соответствующего интерфейса работы в компьютерной среде;
г) 4-й этап (с начала 1990-х гг.) — проблемы выработки соглашений и установления
стандартов, протоколов для компьютерной связи, организации доступа к стратегической
информации и др.;
2) выделения этапов по преимуществу, приносимому компьютерной технологией:
а) 1-й этап (с начала 1960-х гг.) — эффективная обработка информации при выполнении
рутинных операций с ориентацией на централизованное коллективное использование ресурсов
вычислительных центров;
б) 2-й этап (с середины 1970-х гг.) — появление ПК. Изменился подход к созданию
информационных систем—ориентация смещается в сторону индивидуального пользователя для
поддержки принимаемых им решений. Используется как централизованная, так и
децентрализованная обработка данных;
в) 3-й этап (с начала 1990-х гг.) — развитие телекоммуникационной технологии
распределенной обработки информации. Информационные системы предназначены для помощи
организации в борьбе с конкурентами;
3) выделения этапов по видам инструментария технологии:
а) 1-й этап (до второй половины XIX в.) — «ручная» информационная технология,
инструментарий которой составляли перо, чернильница, бумага;
б) 2-й этап (с конца XIX в.) — «механическая» технология, инструментарий которой
составляли пишущая машинка, телефон, диктофон, почта;
в) 3-й этап (1940—60-е гг.) — «электрическая» технология, инструментарий которой
составляли большие ЭВМ и соответствующее программное обеспечение, электрические пишущие
машинки, ксероксы, портативные диктофоны;
г) 4-й этап (с начала 1970-х гг.) — «электронная» технология, основной инструментарий —
большие ЭВМ и создаваемые на их базе автоматизированные системы управления (АСУ) и
информационно-поисковые системы (ИПС), оснащенные широким спектром программных
комплексов;
д) 5-й этап (с середины 1980-х гг.) — «компьютерная» технология, основной инструментарий
— ПК с широким спектром стандартных программных продуктов разного назначения.
ЭТИЧЕСКИЕ И ПРАВОВЫЕ АСПЕКТЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ. ПРАВОВАЯ ОХРАНА ПРОГРАММ И ДАННЫХ
В связи с быстрым ростом количества информации, попадающей в компьютер, особенно отчетливо
проступают этические и правовые нормы работы с информацией. Концентрация большого количества
информации о людях в одной или в связанных сетью базах порождает потенциальную опасность
несанкционированного доступа к информации и использования её неподобающим образом. Информация о
доходах людей с высоким достатком всегда является объектом внимания криминальных элементов.
Медицинские записи, составляющие предмет врачебной тайны, могут интересовать работодателей и служить
причиной необоснованных отказов при приеме на работу. Техническую информацию из компьютеров фирм и
предприятий стремятся любой ценой заполучить конкуренты. Списки e-mail, собранные законным способом
(например, при заказе товаров по Интернету), могут попасть в руки нечистоплотных бизнесменов и
использоваться для рассылки массовой раздражающей людей рекламы. Таким образом, каждый, кто работает с
компьютерной информацией, должен отчетливо осознавать свою ответственность за сохранение необходимой
степени ее конфиденциальности.
При работе в компьютерных сетях необходимо также придерживаться правовых и этических норм
работы с информацией и помнить, что рассылка информации осуществляется самими авторами сайтов (это
быстро, но, зачастую, имеет место намеренная или ненамеренная необъективность оценки качества
информации).
Перечисленные выше проблемы характерны для всех развитых в информационном отношении стран,
в том числе и для нашей страны. Кроме того, в России существуют и свои собственные, достаточно
специфические нарушения этических и правовых норм работы с информацией. К сожалению, Россия одна из
немногих стран, где в массовом порядке нарушаются имеющиеся международные и российские законы об
охране авторских прав на программное обеспечение. Многие даже не подозревают, что, покупая свободно
108
продаваемые пиратские «сборники» ПО, они нарушают закон. Компьютерные пираты, нелегально тиражируя
программное обеспечение, обесценивают труд программистов, делают разработку программ экономически
невыгодной. Кроме того, компьютерные пираты зачастую предлагают пользователям недоработанные
программы или их демоверсии.
Программы по их юридическому статусу можно разделить на три большие группы:
• лицензионные;
• условно бесплатные;
• свободно распространяемые.
Лицензионные программы продаются. В соответствии с лицензионным соглашением разработчики
программы гарантируют её нормальное функционирование и несут за это ответственность.
Условно бесплатные программы (shareware) предлагаются разработчиками бесплатно в целях их
рекламы и продвижения на рынок. Эти программы имеют ограниченный срок действия или ограниченные
функциональные возможности. Если пользователь в установленный срок производит оплату, то ему сообщается
код, включающий все функции программы.
К свободно распространяемым программам (freeware) относятся: новые еще не доработанные версии
программных продуктов; программы, являющиеся частью принципиально новых технологий; дополнения к
ранее выпущенным программам; устаревшие версии программ; драйверы к новым устройствам.
Правовая охрана программ для компьютеров и баз данных введена в Российской федерации
соответствующим законом с 1992 года. Авторское право на программы для компьютеров возникает
автоматически при их создании. Знак охраны авторского права состоит из следующих элементов:
• буквы С в окружности или круглых скобках;
• имени правообладателя;
• года первого выпуска программы в свет.
Пользователи, нарушающие авторские права, могут быть
привлечены к уголовной ответственности с выплатой компенсации, размер которой по усмотрению
суда определяется в сумме от 5000-кратного до 50 000-кратного размера минимальной заработной платы.
Для предотвращения нелегального копирования программ и данных, хранящихся на дискетах и
компакт-дисках, может использоваться программная и аппаратная защита.
Программная защита состоит в том, что на оригинальном носителе размещается закодированный
программный ключ, без которого программа не может функционировать и который теряется при
копировании.
Аппаратная защита может быть реализована с помощью аппаратного ключа, который продается
вместе с программным обеспечением и присоединяется обычно к параллельному порту компьютера.
Для защиты от несанкционированного доступа к данным, хранящимся в компьютере, используются
пароли. При этом компьютер разрешает доступ к своим ресурсам только тем пользователям, которые
зарегистрировали и ввели правильный пароль. Каждому конкретному пользователю может быть разрешен
доступ только к определенным информационным ресурсам.
Вход по паролю может быть установлен в программе BIOS Setup. При этом компьютер не начнет
загрузку операционной системы, если не введен пароль.
Существуют специальные способы защиты информации в Интернете. Для того, чтобы посторонние
пользователи не могли случайно или намеренно изменить содержимое чужого сайта, доступ к
информационным ресурсам сервера (его администрирование) производится по паролю.
Во избежание несанкционированного доступа из Интернета в Интранет (локальную сеть) применяют
специальные аппаратные и программные барьеры.
WORLD WIDE WEB
World Wide Web переводится на русский язык как «Всемирная Паутина». WWW является одним из
самых совершенных инструментов для работы в Интернете. WWW отличается от остальных инструментов
для работы с Интернет тем, что позволяет работать практически со всеми доступными на компьютере
форматами данных (текстовые файлы, графика, звуковая и видеоинформация и т.д.). Проект WWW можно
охарактеризовать как попытку представления всей информации в Интернете, а также любой локальной
информации по выбору пользователя, как набор гипертекстовых документов. Как проект WWW начал
разрабатываться в лаборатории CERN в начале 1990-х гг. Несколько позже в другой лаборатории NCSA
также стартовал проект разработки интерфейса в WWW.
Ученый Г. Бернерс-Ли выделил три первостепенных компонента технологии WWW:
109
1) HTML (Hypertext Markup Language) — язык гипертекстовой разметки документов;
2) URL (Universal Resource Locator) — универсальный способ адресации ресурсов в Сети;
3) HTTP (Hypertext Transfer Protocol) — протокол обмена гипертекстовой информацией.
Позже к этим трем компонентам был добавлен четвертый — CGI (Common Gateway Interface).
Язык гипертекстовой разметки HTML был предложен Т. Бернерсом-Ли в 1989 г. в качестве одного из
компонентов технологии разработки распределенной гипертекстовой системы World Wide Web. Суть
гипертекстовой информационной системы состоит в том, что у пользователя появляется возможность
просматривать документы в том порядке, в котором ему это больше нравится, а не последовательно.
Поэтому Т. Нельсон, предложивший термин «гипертекст», определил его как нелинейный текст.
URL-адрес — это универсальный адрес, который применяется для обозначения имени каждого
объекта хранения в Интернете. Данный адрес имеет определенную структуру: протокол передачи данных:
//имя_компьюте-ра/каталог/подкаталог/.. ,/имя_файла, например http://rambler.ru/doc.html
HTTP — это протокол прикладного уровня, который был разработан специально для обмена
гипертекстовой информацией в сети Интернет.
Common Gateway Interface (CGI) — это средство расширения возможностей технологии WWW. CGI
используется для обеспечения единообразного потока данных между сервером и прикладной программой,
которая запускается из-под сервера. CGI определяет протокол обмена данными между сервером и
программой.
При описании программ, вызванных сервером HTTP и реализованных в стандарте CGI, используются
следующие понятия:
1) CGI-скрипт — программа, написанная в соответствии со спецификацией Common Gateway Interface;
2) Шлюз — это CGI-скрипт, используемый для обмена данными с другими информационными ресурсами
Internet.
110
111