Вопросы для повторения

1. Дайте определения следующим терминам: «информация», «данные», «информационная система», «информационная среда», «информацион­ные технологии».

2. Приведите классификацию информационных систем.

3. Поясните функциональное назначение модулей корпоративной информационной системы.

4. Какие вы знаете компоненты информационной системы.

5. Что определяет критерий эффективности работы информационной системы.

6. Что характеризует качество информационных систем.

7. Что относится к показателям временных свойств информационных процессов.

2. Технические средства и программное обеспечение информационных технологий

2.1. Технические средства

Информационные процессы подразумевают определенные действия с информацией: сбор, хранение, обработку, передачу и представление. Для обеспечения работы этих процессов необхо­димы орудия труда – специальные средства информационных технологий. Обычно их делят на две большие категории: аппа­ратные и программные средства.

Кроме самих средств информационных технологий, важным элементом являются приемы работы с аппаратными и программ­ными средствами и способ представления и восприятия обраба­тываемой информации (формат данных).

Главным элементом любой компьютерной системы обработки информации является компьютер. Понятие «компьютер» весьма многообразно: под компьютером понимаются и встроенные в оборудование чипы-микроконтроллеры (чаще называемые про­цессорами), и суперкомпьютеры – огромные компьютерные си­стемы, содержащие тысячи и десятки тысяч процессоров. Не­смотря на такие различия, компьютеры имеют между собой очень много общего: практически в любом из них можно найти подсистемы, выполняющие одни и те же операции.

Все компьютеры можно разделить на несколько категорий:

• базовые настольные ПК – универсальные персональные компьютеры;

• мобильные компьютеры – карманные (ручные) и блокнот­ные, или планшетные, ПК (ноутбуки), а также носимые (надева­емые) компьютеры и телефоны-компьютеры;

• нестандартные конструкции ПК – защищенные, промышленные, баребоны, тихие компьютеры;

• специализированные ПК – сетевые компьютеры, рабочие станции и серверы высокого уровня;

• суперкомпьютерные системы.

Каждой категории компьютеров соответствует своя специфич­ная программно-аппаратная инфраструктура.

Универсальные настольные ПК

Что такое настольный компьютер, объяснять никому не надо  это любимое молодежью устройство, чтобы красиво набирать тек­сты рефератов, а также любые другие тексты, бланки и договоры; вести бухгалтерский учет; управ­лять финансами организации и работать с клиентской базой дан­ных, а также делать различные расчеты, рисовать, слушать музы­ку и смотреть DVD-фильмы, обмениваться посланиями по электронной почте или про­гуливаться по всемирной сети Интернет.

Обычный настольный персо­нальный компьютер, или, как его называют на американско-компьютерном сленге, десктоп (от англ. desktop – «рабочая поверхность письменного стола» дома или в офисе), состоит из системного блока, монитора, клавиатуры и мыши (рис.2.1).

Рис. 2.1. Составные части ПК

Самая важная часть компьютера – системный блок, содержа­щий процессор и оперативную память (memory), – сердце и мозг ПК, жесткий диск, или винчестер (HDD – hard disk drive), диско­вод (FDD – floppy disk drive), CD-ROM и несколько так называ­емых портов (COM, LPT, USB – port) – плат, снабженных разъ­емами для присоединения к компьютеру дополнительных уст­ройств: для печати – принтера, для связи с другими компьюте­рами – модема, для ввода изображений в компьютер – сканера и некоторых других устройств.

Оговоримся, что в целом мы будем говорить об IBM-совместимых компьютерах, которые в мировом масштабе используют боль­шинство людей в практической деятельности. Именно для этих компьютеров используется операционная система Windows знаменитой фирмы Microsoft.

В 2011 г. фирма IBM отметит свое 100-летие. У этой фирмы – символа вычислительной техники – море изобретений, сделанных в ее девяти исследовательских центрах. Достаточно назвать флоппи- (1971 г.) и жесткий (1973 г.) диски и многое другое.

Однако существует и другой стандарт «Эппл» (Apple) – ябло­ко, на базе которого выпускаются компьютеры серии «Макин­тош» (Macintosh). Для компьютеров этой группы существует свое «яблочное» программное обеспечение, в частности своя операци­онная система Mac OS X.

В чем принципиальная разница между IBM и Apple? Первая из них выбрала тактику открытой архитектуры (с продажей патен­тов). Любая фирма, приобретя патент, может наладить производ­ство компьютеров по технологии IBM. Именно это и обеспечило широкое распространение компьютеров IBM.

Фирма Apple не продает свои патенты, поэтому компьютеры этой фирмы дороже и менее распространены, хотя наиболее из­вестные компьютеры серии Macintosh гораздо удобнее, мощнее и надежнее, чем их аналоги IBM.

Ф ирма Apple в 1984 г. впервые в мире создала компьютер Macintosh с непривычным тогда графическим интерфейсом и мы­шью.В начале 70-х уже выпускались компьютеры, претендовавшие на название «персональных». Но, по сути, это были наборы микросхем, из которых любой желающий собирал настольную вычислительную машину. Вместо монитора использовался телевизор. Созданная двумя Стивами – Возняком и Джобсом – фирма Apple решила делать компьютеры, готовые к работе сразу после приобретения.

В 1979 г. Джобс увидел в исследовательском центре Xerox мышь и оконный интерфейс, придуманные Д. Энгельбартом. Почти никто не почувствовал в этих проектах практической пользы, но для Джобса они стали отправной точкой в создании машины, изменившей мир. Первым компьютером, в котором не только использовались мышь и оконный интерфейс, но появились пиктограммы и «Рабочий стол», стал Macintosh 128K.

В практической деятельности важным моментом работы с ком­пьютером является сохранение информации. Для этого применяют записываемые диски CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD-RW и флэш-накопители.

З наете ли вы, как расшифровывается аббревиатура DVD? Ну, разумеется, знаете  цифровой видеодиск. Именно такое определение прочно закрепилось в умах большинства пользователей. Но изначально эти три буквы обозначали Digital Versatile Disc, т. е. цифровой универсальный диск. Со временем слово Versatile заменилось на более благозвучное video, поскольку этот формат был и остается прежде всего способом распространения видео­фильмов.

Мобильные компьютеры

Ноутбук (или портативный компьютер) – плоский переносной компьютер.

Это компактные компьютеры, содержащие все необходимые компоненты (в том числе монитор) в одном небольшом корпусе, как правило, складывающемся в виде книжки. Приспособлены для работы в дороге, на небольшом свободном пространстве. Для достижения малых размеров в них применяются специальные технологии: специально разработанные специализированные микросхемы и жёсткие диски уменьшенных габаритов, компактная клавиатура, не содержащая цифрового поля, внешние блоки питания, минимум гнезд расширения. Как правило, содержат развитые средства подключения к проводным и беспроводным сетям, встроенное мультимедийное оборудование (динамики, часто микрофон и веб-камеру). Посредством специальных доков ноутбуки могут превращаться в настольные ПК: вставляя ноутбук в такой док, пользователь подключает к вычислительным устройствам ноутбука внешний большой экран, полноразмерную клавиатуру, мышь, динамики и порты подключения.

П ланшетные компьютеры (Tablet PC). Компьютер представляет собой плоский экран, на котором расположены кнопки для работы с ним. Аналогичны ноутбукам, но содержат чувствительный к нажатию экран и не содержат механической клавиатуры. Ввод текста и управление осуществляются через экранный интерфейс, часто доработанный специально для удобного управления пальцами. Чаще всего корпус не раскрывается, как у ноутбуков, а экран расположен на внешней стороне верхней поверхности. Бывают и комбинированные модели, у которых корпус может поворачиваться на оси и раскрываться, предоставляя доступ к расположенной внутри клавиатуре.

Вычислительная мощь уступает настольным ПК, так как для длительной работы без внешнего источника питания приходится использовать энергосберегающие процессоры, накопители и экран.

К арманные компьютеры (КПК/PDA).

Сверхпортативные устройства, умещающиеся в кармане. Управление ими, как правило, происходит с помощью небольшого по размерам и разрешению экрана, чувствительного к нажатию пальца или специального пера (стилуса), а клавиатура и мышь отсутствуют. Некоторые модели, впрочем, содержат миниатюрную фиксированную или выдвигающуюся из корпуса клавиатуру.

В таких устройствах используются сверхэкономичные процессоры и флеш-накопители небольшого объёма, поэтому их вычислительная мощь несопоставима с настольными ПК. Тем не менее, они содержат все признаки персонального компьютера: процессор, накопитель, оперативную память, монитор, операционную систему, прикладное ПО и даже игры.

Всё более популярными становятся КПК, содержащие функции мобильного телефона (коммуникаторы) и смартфоны.

Смартфо́н, реже смартофон (англ. smartphone – умный телефон) – мобильный телефон c расширенной функциональностью, сравнимой с карманным персональным компьютером (КПК). Также для обозначения некоторых устройств, совмещающих функциональность мобильного телефона и КПК часто используется термин «коммуникатор».

Коммуникатор (англ. Communicator, PDA Phone) – карманный персональный компьютер, дополненный функциональностью мобильного телефона.

С мартфоны и коммуникаторы отличаются от обычных мобильных телефонов наличием достаточно развитой операционной системы, открытой для разработки программного обеспечения сторонними разработчиками (операционная система обычных мобильных телефонов закрыта для сторонних разработчиков). Установка дополнительных приложений позволяет значительно улучшить функциональность смартфонов и коммуникаторов по сравнению с обычными мобильными телефонами.

Носимые персональные компьютеры.

Можно ли надеть компьютер? Оказывается, да. Более того, эк­сперты одной из наиболее авторитетных компаний Gartner Group в своем ежегодном отчете в журнале Business Technology Journal включили носимые компьютеры (wearable PC, далее просто – НПК) в десятку самых перспективных технологий.

Человек с НПК чем-то напоминает киношного Робокопа: на поясе – коробочка процессорного модуля, к предплечью при­стегнуты небольшая клавиатура и манипулятор, на голове зак­реплены дисплей и наушник с микрофоном.

Нынешний лидер в создании НПК – компания Xybemautразра  разработала первое поколение своих НПК только в 1989 г. по военному заказу. В то время компьютеры долны были заменить объемные руководства по ремонту танков и вертолетов. Довольно успешно использовались НПК и в NASA.

Область применения НПК довольно обширна. Они могут эф­фективно использоваться самыми разными специалистами, как спасателями из служб по чрезвычайным и аварийным ситуациям, так и официантами в ресторанах быстрого обслуживания. Полез­ными окажутся НПК для проведения инвентаризации и осуще­ствления контроля, при операциях с недвижимостью, в страхо­вом бизнесе, строительстве, геодезии, медицине, обучении в ре­альных условиях и т.д.

Преимущества НПК очевидны: он оставляет свободными обе руки и дает возможность видеть не только реальный, но и, благо­даря монокулярному дисплею, сгенерированный компьютером мир. Специалисты Xybernaut называют этот эффект «улучшенной дей­ствительностью» (enhanced reality).

С амый маленький НПК был создан в Японии. Корпорация Seiko Instruments выпустила две модели НПК под названием Ruputer МР 1Ю и RuputerPro MP 120. Внешне оба компьютера напомина­ют электронные часы советского производства образца середины 80-х гг. XX в. – настолько они толстые и непривычно массивные на вид для японских.

В некоторых системах носимых компьютеров, разработанных под конкретные нужды, используются особые дисплеи. Например, компания Microvision разработала модель головного дисплея для использования в техническом производстве и в военном деле. Хотя он и является монохромным (картинка выводится только красным цветом), его прелесть в том, что изображение проецируется на прозрачную поверхность, то есть само изображение получается полупрозрачное. Это позволяет одновременно позволяет освободить руки и ориентироваться на местности, а в то же время просматривать необходимую информацию  схемы, карты местности, устройство деталей. Особенно удобно использование таких дисплеев в работе, где нельзя терять время на то, чтобы отвлекаться и смотреть на монитор в стороне (например, в медицине).

Та же Microvision сейчас ведет работы по созданию коммерческого варианта прибора, проецирующего изображение на сетчатку глаза. Исследования и разработки такого прибора ведутся с начала 90-х в лабораториях Вашингтонского Университета.

Основное препятствие, лежащее на пути к глобальному распространению носимых ПК – это, как ни странно, ограниченный ресурс батареи. Пока что современные аккумуляторы не могут справиться с обеспечением полноценного компьютера на долгое время. А это основная задача носимого ПК – работать везде и при любых условиях. Однако уже сейчас многие IT-компании всерьез занялись продлением жизни батарей.

Нестандартные конструкции ПК

Б аребоны (Barebone) – компьютеры, строящиеся пользователем для выполнения определенных задач (обычно в качестве мультимедийной станции). В продажу поступают в виде так называемых «скелетных» баз в составе корпуса, материнской платы и системы охлаждения. Выбор конфигурации и соответственно комплектующих в виде дисковых накопителей, памяти и периферии, а также других устройств (ТВ-тюнера, дополнительной видеокарты и т. п.) ложится на пользователя. Как правило, «баребоны» имеют меньшую высоту корпуса и, как следствие, уменьшенный внутренний объём, а также усовершенствованную систему охлаждения, отличающуюся низкими показателями производимого шума.

Защищённые ПК. Ряд компаний производит компьютеры, обладающие устойчивостью к агрессивным средам: сильной вибрации, ударам, большой запыленности, влажности, вандализму — условиям, в которых обычные ПК быстро бы вышли из строя. Как правило, устойчивые ПК выпускаются в формате ноутбуков, более тяжёлых и больших по размерам, чем обычные. Их стоимость также значительно выше.

Промышленные ПК. Предназначены для решения задач промышленной автоматизации. Отличаются стойкостью к различным внешним воздействиям, увеличенным жизненным циклом изделия, возможностью подключения к промышленным сетям.

Тихий ПК. Для использования в жилых комнатах используются конструкции ПК, производящие минимум шума или работающие совершенно бесшумно. Такие модели можно оставлять включенными постоянно, что даёт ряд преимуществ: отсутствует период загрузки, компьютер всегда готов к работе и может постоянно отслеживать новую почту или мгновенные сообщения для пользователя. В целом, постоянно включенный ПК может выполнять ряд особенных задач:

• быть мультимедийной станцией (воспроизводить видео-, аудиозаписи, интернет-радио);

• работать как видеомагнитофон: записывать передачи телевидения или радио для последующего просмотра или прослушивания в удобное время;

• служить P2P-клиентом (обмениваться файлами в автоматическом режиме с другими компьютерами);

• следить за температурой или присутствием с помощью соответствующих датчиков или фото-, видеокамеры (веб-камеры).

Чтобы сделать ПК тихим, используется несколько технологий:

• жидкостное охлаждение;

• малошумные вентиляторы с лопастями специальной формы;

• процессоры, не требующие активного охлаждения (ввиду их маломощности это не всегда приемлемое решение);

• малошумные жёсткие диски, а также установка их на шумопоглощающие крепления;

• замена жёстких дисков на флеш-память или удалённые дисковые массивы;

• установка бесшумного (noiseless) блока питания.

Большинство современных персональных компьютеров способны снижать потребляемую мощность и уровень шума в моменты низкой нагрузки, но для постоянной тихой работы не обойтись без применения специальных технологий, указанных выше.

Специализированные ПК

К специализированным ПК относятся сетевые компьютеры, рабочие станции и серверы высокого уровня.

Сетевые компьютеры, предлагаемые компаниями Sun, Oracle и IBM, не располагают локальной дисковой памятью и поэтому зависят от сети и серверов. Сетевые компьютеры и сервер прило­жений управляются собственной фирменной ОС, которая отли­чается от Windows, но в которой можно запускать Windows-приложения.

Спецификация NetPC, на которую ориентируются Microsoft, Intel, Compaq и другие поставщики персональных компьютеров, предполагает, что это полностью запечатанный компьютер с пред­назначенной для кэширования локальной памятью, но без воз­можности подключения плат расширения. К числу его необязатель­ных компонентов относятся дисководы гибких дисков и CD-ROM. Подобно сетевым ПК, компьютеры NetPC не могут работать без сети.

Сервер начального уровня предназначен для поддержания ло­кальной сети до 40 пользователей. От базового настольного ПК он отличается корпусом типа миди-тауэр и большим числом разъе­мов. Обычно на них устанавливается до двух процессоров типа Pentium. Такие серверы выпускаются фирмами Dell, HP, Compaq.

Многопроцессорные рабочие станции и серверы высокого уровня имеют обычно от двух до восьми наиболее производи­тельных процессоров, не менее двух источников питания, со­держат большие объемы оперативной и дисковой памяти. Наи­более известные серверы такого класса выпускают компании Dell и Sun Microsystems.

Суперкомпьютеры

Определенный круг задач оказывается не под силу персональ­ным компьютерам и высокопроизводительным серверам. Среди областей применения суперкомпьютеров можно отметить атом­ную и ядерную физику, метеорологию, сейсмологию, математи­ческое моделирование.

Основным ядром суперкомпьютера является мощный компью­терный комплекс, в котором объединены до 12 двухпроцессорных серверов на базе последних моделей процессоров. Допол­нительные комплекса имеют до десяти рабочих станций каждый и могут работать автономно или в составе объединенной системы.

IBM объявила о выделении 100 млн долл. на создание суперком­пьютера Blue Gene, способного работать в тысячу раз быстрее, чем знаменитый Deep Blue, прославившийся шахматной победой над чемпионом мира Гарри Каспаровым.

В России пока немного организаций и фирм, которые используют в своей работе суперкомпьютеры. Это крупнейшие банки, предприятия нефтяной и газовой отраслей, правительственные организации и органы государственного управления.