ИНФОРМАЦИЯ имеет множество определений. В широком смысле «информация» – это отражение реального мира; в узком смысле «информация» – это любые сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и преобразования.
Свойства информации:
Объективность (информация объективна, если она не зависит от чьего-либо мнения, суждения)
Достоверность (информация достоверна, если она отражает истинное положение дел)
Полнота (информация полна, если ее достаточно для понимания и принятия решения)
Актуальность (информация актуальна, своевременна, если она важна, существенна для настоящего времени)
Полезность (оценивается по тем задачам, которые мы можем решить с ее помощью)
Понятность (информация понятна, если она выражена на языке, доступном для получателя)
Доступность (информация доступна, если мы можем её получить)
КОЛИЧЕСТВОМ ИНФОРМАЦИИ называют числовую характеристику сигнала, отражающую ту степень неопределенности (неполноту знаний), которая исчезает после получения сообщения в виде данного сигнала. Эту меру неопределенности в теории информации называют энтропией. Если в результате получения сообщения достигается полная ясность в каком-то вопросе, говорят, что была получена полная или исчерпывающая информация и необходимости в получении дополнительной информации нет. И, наоборот, если после получения сообщения неопределенность осталась прежней, значит, информации получено не было (нулевая информация).
Приведенные рассуждения показывают, что между понятиями информация, неопределенность и возможность выбора существует тесная связь. Так, любая неопределенность предполагает возможность выбора, а любая информация, уменьшая неопределенность, уменьшает и возможность выбора. При полной информации выбора нет. Частичная информация уменьшает число вариантов выбора, сокращая тем самым неопределенность.
КАЧЕСТВО ИНФОРМАЦИИ
Для потребителя информации очень важной характеристикой является ее адекватность. Адекватность информация — это уровень соответствия образа, создаваемого с помощью полученной информации, реальному объекту, процессу, явлению и т.п. Адекватность информации может выражаться в трех формах: синтаксической, семантической, прагматической. На синтаксическом уровне учитываются тип носителя и способ представления информации, скорость передачи и обработки и т.п. Информацию, рассматриваемую только с синтаксических позиций, обычно называют данными. Семантическая (смысловая) адекватность определяет степень соответствия образа объекта и самого объекта. Эта форма служит для формирования понятий и представлений, выявления смысла, содержания информации и ее обобщения. Прагматическая (потребительская) адекватность проявляется только при наличии единства информации, пользователя и цели управления.
Возможность и эффективность использования информации обусловливаются такими основными ее потребительскими показателями качества, как достаточность, доступность, актуальность, своевременность, точность, достоверность, устойчивость.
Достаточность (полнота) информации означает, что она содержит минимальный, но достаточный для принятия правильного решения состав (набор показателей). Понятие полноты информации связано с ее смысловым содержанием (семантикой) и прагматикой. Как неполная, т.е. недостаточная для принятия правильного решения, так и избыточная информация снижает эффективность принимаемых пользователем решений.
Доступность информации восприятию пользователя обеспечивается выполнением соответствующих процедур ее получения и преобразования. Это достигается, в частности, и путем согласования ее семантической формы с тезаурусом пользователя.
Актуальность информации определяется степенью сохранения ценности информации для управления в момент ее использования и зависит от динамики изменения ее характеристик и от интервала времени, прошедшего с момента возникновения данной информации.
Своевременность информации означает ее поступление не позже заранее назначенного момента времени, согласованного со временем решения поставленной задачи.
Точность информации определяется степенью близости получаемой информации к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п.
Достоверность информации определяется ее свойством отражать реально существующие объекты с необходимой точностью.
Устойчивость информации отражает ее способность реагировать на изменения исходных данных без нарушения необходимой точности.
ИНФОРМАТИКА — это основанная на использовании компьютерной техники дисциплина, изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности и методы её создания, хранения, поиска, преобразования, передачи и применения в различных сферах человеческой деятельности.
ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ — это процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления.
Цель информационной технологии — производство информации для ее анализа человеком и принятия на его основе решения по выполнению какого-либо действия.
Внедрение персонального компьютера в информационную сферу и применение телекоммуникационных средств связи определили новый этап развития информационной технологии.
Новая информационная технология — это информационная технология с «дружественным» интерфейсом работы пользователя, использующая персональные компьютеры и телекоммуникационные средства.
Новая информационная технология базируется на следующих основных принципах:
Интерактивный (диалоговый) режим работы с компьютером.
Интегрированность с другими программными продуктами.
Гибкость процесса изменения данных и постановок задач.
В качестве инструментария информационной технологии используются распространенные виды программных продуктов: текстовые процессоры, издательские системы, электронные таблицы, системы управления базами данных, электронные календари, информационные системы функционального назначения.
ИНФОРМАЦИОННОЕ СООБЩЕСТВО - это общество, в котором большая часть населения занята получением, переработкой, передачей и хранением информации
Информатизация общества – грандиозная научно-техническая проблема. Она имеет значительные социальные последствия, оказывает влияние на облик цивилизации в целом.
Суть информационного общества может быть охарактеризована следующими признаками:
Большинство населения в таком обществе занято в сфере услуг и информации.
Любой гражданин может получить любую информацию, кроме государственных тайн, коммерческих и личных секретов.
Наличие сети гигантских накопителей информации – общедоступных банков знаний и данных, а также необходимых технологических средств (компьютеров, программного обеспечения, сетей).
Информация становится товаром и вместе с информационными технологиями занимает ключевое место в экономике страны.
ПОЗИЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ
Система счисления - способ записи (изображения) чисел.
Символы, при помощи которых записывается число, называются цифрами.
Системы счисления, в которых количественный эквивалент каждой цифры зависит от ее положения (позиции) в коде (записи) числа, называются позиционными.
Основанием позиционной системы счисления называется количество знаков или символов, используемых для изображения числа в данной системе счисления.
Базисом позиционной системы счисления называется последовательность чисел, каждое из которых задает количественное значение или "вес" каждого разряда.
В позиционной системе счисления величина, обозначаемая цифрой, зависит от позиции, в которой находится эта цифра.
Количество используемых цифр называется основанием системы счисления.
Основные достоинства любой ПСС:
ограниченное количество символов
простота выполнения арифметических операций
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ В ЭВМ
Компьютер может обрабатывать данные, которые представлены в специальном виде - только с помощью нулей и единиц.
Каждый 0 или 1 называют битом. Один бит - это минимальная единица информации, описывающая только 2 возможных состояния. Восемь битов объединяются в байт: 00101011, 00000000, 11111111, 10101010.
Байт - основная единица представления информации в компьютере. В итоге вся информация в компьютере представляется как набор огромного (сотни тысяч и миллионы) числа нулей и единиц, разбитых на отдельные байты. Такое представление информации называют цифровым или двоичным. Обработка двоичных данных выполняется с помощью специальных правил, определяемых так называемой двоичной арифметикой.
В зависимости от решаемой задачи байт может содержать закодированное представление различных типов данных.
Простейшим и исторически первым является кодирование целых чисел.
000000002 = 010
000000012 = 110 … 111111112 = 25510
Диапазон целых чисел, кодируемых одним байтом, определяется числом возможных комбинаций из восьми нулей и единиц. Это число равно 28, т.е. 256. Если надо закодировать число больше 255, то два байта объединяются вместе и используется 16 битов. Это дает 216, т.е. 65536 комбинаций. Еще большие целые числа можно представить с помощью 4 байтов или 32 битов. Для представления чисел со знаком один бит отводится под знак.
Более сложное представление существует для вещественных (не целых) чисел, и обработка таких чисел значительно сложнее для компьютера.
В ЭВМ используются три вида чисел: с фиксированной точкой (запятой), с плавающей точкой (запятой) и двоично-десятичное представление. Точка (запятая) - это подразумеваемая граница целой и дробной частей числа.
1) У чисел с фиксированной точкой в двоичном формате предполагается строго определенное место точки (запятой).
2) Другой формой представления чисел является представление их в виде чисел с плавающей точкой (запятой). Например, число A10=373 можно представить в виде 0.373 • 103 .
3) Третья форма представления двоичных чисел - двоично-десятичная. Ее появление объясняется следующим. При обработке больших массивов десятичных чисел (например, больших экономических документов) приходится тратить существенное время на перевод этих чисел из десятичной системы счисления в двоичную для последующей обработки и обратно - для вывода результатов. Каждый такой перевод требует выполнения двух - четырех десятков машинных команд. С включением в состав отдельных ЭВМ специальных функциональных блоков или спецпроцессоров десятичной арифметики появляется возможность обрабатывать десятичные числа напрямую, без их преобразования, что сокращает время вычислений.
Например, A10=3759, A2-10= 0011 0111 0101 1001.
Положение десятичной точки (запятой), отделяющей целую часть от дробной, обычно заранее фиксируется.
Представление символьной информации в ЭВМ
Для кодирования символьной или текстовой информации применяются различные системы: при вводе информации с клавиатуры кодирование происходит при нажатии клавиши, на которой изображен требуемый символ, при этом в клавиатуре вырабатывается так называемый scan-код, представляющий собой двоичное число, равное порядковому номеру клавиши.
Номер нажатой клавиши никак не связан с формой символа, нанесенного на клавише. Опознание символа и присвоение ему внутреннего кода ЭВМ производятся специальной программой по специальным таблицам: ДКОИ, КОИ-7 и др.
ОСНОВНЫЕ БЛОКИ ПК
основная память, дисплей (монитор), внешняя память, микропроцессор, клавиатура, генератор тактовых импульсов, принтер, сетевой адаптер, таймер, системная шина, порты ввода-вывода.
Физическая структура ПК сложнее, чем логическая структура.
Микропроцессор (МП). Это центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией. В состав микропроцессора входят: устройство управления, арифметико-логическое устройство (АЛУ), регистровая память (микропроцессорная, Кэш-память), интерфейсная система микропроцессора реализует сопряжение и связь с другими устройствами ПК.
Генератор тактовых импульсов генерирует последовательность электрических импульсов; частота генерируемых импульсов определяет тактовую частоту машины.
Системная шина. Системная шина включает в себя: шину данных (ШД), шину адреса (ША), шину управления (ШУ), шину питания.
Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:
1) между микропроцессором и основной памятью;
2) между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств;
3) между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти).
Основная память (ОП или внутренняя). Она предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Главными достоинствами оперативной памяти являются ее высокое быстродействие и возможность обращения к каждой ячейке памяти отдельно (прямой адресный доступ к ячейке). В качестве недостатка следует отметить невозможность сохранения информации в ней после выключения питания машины.
Внешняя память. Она относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения любой информации, которая может когда-либо потребоваться для решения задач. В частности, во внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера. Внешняя память представлена разнообразными видами запоминающих устройств, но наиболее распространенными из них являются накопители на жестких (НЖМД) и гибких (НГМД) магнитных дисках.
Источник питания. Это блок, содержащий системы автономного и сетевого энергопитания ПК.
Таймер. Это внутримашинные электронные часы, обеспечивающие при необходимости автоматический съем текущего момента времени (год, месяц, часы, минуты, секунды и доли секунд). Таймер подключается к автономному источнику питания — аккумулятору и при отключении машины от сети продолжает работать.
Внешние устройстве (ВУ). Это важнейшая составная часть любого вычислительного комплекса. ВУ ПК обеспечивают взаимодействие машины с окружающей средой: пользователями и другими ЭВМ.
ПАМЯТЬ – обязательный элемент конструкции компьютера. В основную (внутреннюю) память входят оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Кроме этого для хранения данных используют различные виды устройств внешней памяти.
Внутренняя память:
Оперативная память.
Именно из оперативной памяти процессор берёт программы и исходные данные для обработки, в неё он записывает полученные результаты. Однако содержащиеся в ней данные сохраняются только пока компьютер включен. При выключении компьютера содержимое оперативной памяти стирается.
С точки зрения физического принципа различают два типа оперативной памяти: динамическую (DRAM) и статическую (SRAM). Ячейки динамической памяти (DRAM) можно представить в виде микроконденсаторов, способных накапливать заряд. Это распространённый и доступный тип памяти. Недостаток перезарядка. Ячейки статической памяти (SRAM) можно представить как электронные микроэлементы - триггеры, состоящие из нескольких транзисторов. В триггере хранится не заряд, а состояние (включен/выключен), поэтому тип памяти обеспечивает более высокое быстродействие, хотя технологически сложнее и естественно дороже. Используется в основном в качестве буферной (кэш) памяти различных устройств.
Оперативная память выпускается в виде микросхем, собранных в специальные модули памяти. Модули вставляются в соответствующие разъемы на материнской плате.
Конструктивно модули делят на два исполнения - однорядные (SIMM -модули) и двухрядные (DIMM- модули). Однорядные устанавливают парами, DIMM - по одному. Комбинировать их на одной плате нельзя, хотя разъемы могут быть.
Основными характеристиками модулей оперативной памяти являются объем памяти, время доступа и пропускная способность. Сейчас модули идут уже по 512 и 1024 Мб.
Внешняя память:
Жесткий диск.
Основное устройство для долговременного хранения больших объёмов данных и программ. Любой винчестер состоит из трёх основных блоков. Первый блок и есть, собственно само хранилище информации – один или несколько дисков, покрытый с двух сторон магнитным материалом, на который и записываются данные. Магнитная поверхность каждого диска разделена на концентрические «дорожки», которые, в свою очередь, делятся на отрезки – сектора. Второй блок – механика жесткого диска, ответственная за вращение массива дисков и точное позиционирование читающих головок. Каждой поверхности жесткого диска соответствует одна читающая головка, причем располагаются они по вертикали точным столбиком. Третий блок включает в себя микросхемы, ответственные за обработку данных, коррекцию всевозможных ошибок и управление механической частью, а также микросхемы кэш-памяти.
Управление работой жесткого диска выполняет - контролер жесткого диска (аппаратно-логическое устройство).
К основным параметрам жестких дисков относятся емкость (объем диска), производительность, среднее время доступа, размер кэш-памяти, скорость вращения, тип интерфейса, форм-фактор.
Дисковод гибких дисков.
Для оперативного переноса небольших объёмов информации используют - гибкие магнитные диски (дискеты), которые вставляют в специальный накопитель - дисковод.
К основным параметрам относятся: технологический размер (в дюймах), плотность записи (кратные единицы) и полная ёмкость.
Малонадёжны.
Дисководы компакт дисков.
Принцип действия состоит в считывании числовых данных с помощью лазерного луча, отраженного от поверхности диска. На CD-дисках запись очень высокой плотности 650-700 Мбайт.
CD-диски могут быть трёх видов:
Информация заносится при изготовлении – подложка штампуется с матрицы (диски CD-ROM)
Информация на диск может быть записана один раз. При этом прожигается отражающий слой (CD-R)
Информация может перезаписываться. На этих дисках добавлен специальный вспомогательный слой, в котором вещество меняет свою прозрачность под воздействием лазерного луча, переходя из кристаллического состояния в аморфное (CD-RW).
DVD-диски по внешнему виду и по способу записи и чтения информации не очень отличается от компакт дисков. Но его ёмкость даже в самом простом однослойном и одностороннем варианте составляет порядка 4,7 Гб. Столь высокая ёмкость достигается, помимо прочих ухищрений, с помощью использования записывающего лазера с меньшей длиной волны.
Основное понятие, характеризующее работу дисковода – скорость. Причем скорость указывается как для чтения, так и для записи.
УСТРОЙСТВА ВВОДА ИНФОРМАЦИИ
Клавиатура – клавишное устройство для ввода числовой и текстовой информации;
Стандартная клавиатура содержит:
1) набор алфавитно-цифровых клавиш;
2) дополнительно управляющие и функциональные клавиши;
3) клавиши управления курсором;
4) малую цифровую клавиатуру
Координатные устройства ввода - манипуляторы для управления работой курсора (Мышь, Трекбол, Тачпад, Джойстик)
У мыши и трекбола вращение металлического шара, покрытого резиной, передается двум пластмассовым валам, положение которых рассчитывается инфракрасными оптопарами и затем преобразуется в электрический сигнал, управляющий движением указателя мыши на экране. Тачпад -манипулятор для портативных компьютеров, встроен в ПК, перемещение курсора осуществляется путем прикосновения к тачпаду пальцев. Джойстик – манипулятор для управления электронными играми.
Сканер – устройство ввода и преобразования в цифровую форму изображений и текстов. Существуют планшетные и ручные сканеры.
Цифровые камеры – формируют любые изображения сразу в компьютерном формате;
Микрофон – ввод звуковой информации. Звуковая карта преобразует звук из аналоговой формы в цифровую.
Сенсорные устройства ввода:
Сенсорный экран - чувствительный экран. Общение с компьютером осуществляется путем прикосновения пальцем к определенному месту экрана. Им оборудуют места операторов и диспетчеров, используют в информационно-справочных системах.
Дигитайзер – устройство преобразования готовых (бумажных) документов цифровую форму
Световое перо – светочувствительный элемент. Если перемещать перо по экрану, то можно им рисовать. Обычно применяют в карманных компьютерах, системах проектирования и дизайна.
УСТРОЙСТВА ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ
Монитор (дисплей) - универсальное устройство визуального отображения всех видов информации
Различают алфавитно-цифровые и графические мониторы, а также монохромные мониторы и мониторы цветного изображения - активно-матричные и пассивно-матричные жкм.
Разрешающая способность выражается количеством элементов изображения по горизонтали и вертикали. Элементами графического изображения считаются точки – пиксели (picture element). Элементами текстового режима также являются символы. Современные видеоадаптеры (SuperVGA) обеспечивают высокие разрешения и отображают 16536 цветов при max разрешении.
Существуют:
1) мониторы на базе электронно-лучевой трубки (CRT).
2) жидкокристаллические мониторы (LCD) на базе жидких кристаллов. Жидкие кристаллы – особое состояние некоторых органических веществ, в котором они обладают текучестью и свойством образовывать пространственные структуры, подобные кристаллическим. Жидкие кристаллы могут изменять свою структуру и светооптические свойства под воздействием электрического напряжения.
Принтер – устройство для вывода информации в виде печатных копий текста или графики. Существуют:
Лазерный принтер – печать формируется за счет эффектов ксерографии
Струйный принтер – печать формируется за счет микро капель специальных чернил.
Матричный принтер – формирует знаки несколькими иголками, расположенными в головке принтера. Бумага втягивается с помощью вала, а между бумагой и головкой принтера располагается красящая лента.
Плоттер (графопостроитель) – устройство, которое чертит графики, рисунки и диаграммы под управлением компьютера. Изображение получается с помощью пера. Используется для получения сложных конструкторских чертежей, архитектурных планов, географических и метеорологических карт, деловых схем.
Акустические колонки и наушники – устройство для вывода звуковой информации.
ФАЙЛОВАЯ СТРУКТУРА ОС. ОПЕРАЦИИ С ФАЙЛАМИ.
Вся совокупность файлов на диске и взаимосвязей между ними называется файловой структурой. Различные ОС могут поддерживать разные организации файловых структур. Существуют две разновидности файловых структур: простая, или одноуровневая, и иерархическая - многоуровневая.
Одноуровневая файловая структура - это простая последовательность файлов. Для отыскания файла на диске достаточно указать лишь имя файла. Операционные системы с одноуровневой файловой структурой используются на простейших учебных компьютерах.
Многоуровневая файловая структура - древовидный (иерархический) способ организации файлов на диске. Следующий по величине после файла элемент файловой структуры называется каталогом. Каталог также получает собственное имя. Каталог сам может входить в состав другого, внешнего по отношению к нему каталога. Таким образом, каждый каталог может содержать внутри себя множество файлов и вложенных каталогов (их называют подкаталогами). Каталог самого верхнего уровня, который не вложен ни в какой другой каталог, называется корневым каталогом. В операционной системе Windows для обозначения понятия "каталог" используется термин "папка". Графическое изображение иерархической файловой структуры называется деревом.
В процессе работы на компьютере над файлами чаще всего производятся следующие операции: копирование (копия файла помещается в другой каталог); перемещение (сам файл перемещается в другой каталог); удаление (запись о файле удаляется из каталога); переименование (изменяется имя файла); архивирование (создается новый файл, который содержит один или несколько файлов в сжатом виде, такой файл называют архивным, а архивирование производят с помощью специальных программ-архиваторов).
ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ТЕКСТОВОЙ ИНФОРМАЦИИ
Программы для подготовки текстов программ, документов, описаний называются текстовыми редакторами. Мощные текстовые редакторы с расширенным спектром функций называют также текстовыми процессорами. А для подготовки рекламных буклетов, оформления журналов и книг используются специальные издательские системы.
Основные функции текстовых редакторов и процессоров:
- работа с файлами — сохранение текста на магнитном диске в виде файла, считывание текста (файла) с диска, копирование в редактируемый текст любого количества строк из другого файла, имеющегося на диске.
- вывод на печать.
- вставка символов и строк в места, указанные курсором.
- перемещение части текста на другое место, указанное курсором, или дублирование части текста в другом месте;
- удаление символов и строк. Обычно редакторы позволяют также восстанавливать ошибочно удаленные фрагменты текста.
- контекстный поиск — поиск строки по заданному фрагменту текста;
- выравнивание ширины — выравниваются правый край, левый край или «по центру строки» путем вставки дополнительных пробелов.
- перенос слов. Простейшие редакторы не используют перенос слов - если слово не помещается в строке, то оно целиком переносится на следующую строку. Более мощные редакторы, «понимающие» грамматику языка текста, могут выполнять переносы слов.
- замена одного фрагмента на другой. Можно произвести замену одного фрагмента на другой, например имя «Pascal» заменить во всем тексте на «Basic», автоматически или полуавтоматически (с контролем); можно заменить прописные буквы на строчные, один год на другой и т.п.;
- вставка заготовок. Можно вставлять заранее заготовленные фрагменты (имена, служебные слова языков программирования) в предварительно помеченные места текста;
- орфографический и синтаксический контроль текста с указанием цветом или подчеркиванием мест ошибок или непонятных редактору слов и выражений.
ЭЛЕКТРОННЫЕ ТАБЛИЦЫ - это работающее в диалоговом режиме приложение, хранящее и обрабатывающее данные в прямоугольных таблицах.
Электронная таблица состоит из столбцов и строк. Заголовки столбцов обозначаются буквами или сочетаниями букв, а заголовки строк – числами. На пересечении столбца и строки находится ячейка, которая имеет индивидуальный адрес. Адрес ячейки электронной таблицы составляется из заголовка столбца и заголовка строки, например Al, B5, ЕЗ. Ячейка, с которой производятся какие-то действия, выделяется рамкой и называется активной. При работе на компьютере электронная таблица существует в форме рабочего листа, который имеет имя. Рабочие листы объединяются в книги, причем пользователь может вставлять, копировать, удалять и переименовывать рабочие листы. При работе с электронными таблицами можно вводить и изменять данные одновременно на нескольких рабочих листах, а также выполнять вычисления на основе данных из нескольких листов. При изменении исходных данных все результаты автоматически пересчитываются и заносятся в таблицу.
В процессе работы с электронными таблицами достаточно часто требуется выделить несколько ячеек - диапазон ячеек. Диапазон задается адресами ячеек верхней и нижней границ диапазона, разделенными двоеточием. Можно выделить несколько ячеек в столбце, несколько ячеек в строке или прямоугольный диапазон (диапазон СЗ:Е4).
Внешний вид таблицы, выделенных диапазонов ячеек или отдельных ячеек можно изменять. Для границ ячеек можно установить различные типы линий (одинарная, пунктирная, двойная и др.), их толщину и цвет. Сами ячейки можно закрасить в любой цвет. Из таблицы можно удалять столбцы, строки, диапазоны ячеек и отдельные ячейки или можно вставлять столбцы, строки и ячейки.
«БД» И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ «БД»
Для хранения и обработки больших объемов информации используются базы данных. Каждая база данных хранит информацию о большом количестве объектов одинакового типа. Объекты одного типа обладают одинаковым набором свойств, поэтому база данных хранит для каждого объекта значения этих свойств.
Базы данных удобно представлять в виде таблицы. В каждой строке таблицы размещаются значения свойств одного объекта, а каждый столбец таблицы хранит значения определенного свойства всех объектов. Столбцы табличной базы данных называют полями. Каждое поле имеет имя и может хранить данные определенного типа (текст, число, дата/время и т. д.). Строки таблицы называются записями. Записи могут нумероваться с использованием счетчика. Достоинством табличного представления базы данных является возможность видеть одновременно несколько записей.
Для поочередного ввода, просмотра и редактирования записей базы данных часто используется форма. Форма позволяет последовательно отображать записи в удобном для пользователя виде. Обычно на форме размещаются надписи, являющиеся именами полей базы данных, и поля, в которых отображаются данные выбранной записи базы данных. Пользователь может подобрать подходящий дизайн (размер и цвет) надписей, текстовых полей и самой формы.
Создание баз данных, а также операции поиска и сортировки данных выполняются специальными программами - системами управления базами данных (СУБД). Функцию простой СУБД могут выполнять электронные таблицы, а также текстовые редакторы, путем вставки в документ таблиц. Создание базы данных с использованием СУБД начинается с создания полей базы данных, установки их типов и ввода имен полей. Затем в режиме таблица или форма производится ввод, просмотр и редактирование записей базы данных. После этого в созданной базе данных можно осуществлять сортировку и поиск данных.
РАЗВИТИЕ ЯЗЫКОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
С развитием компьютерной техники появился машинный язык, с помощью которого программист мог задавать команды, оперируя с ячейками памяти, полностью используя возможности машины. Однако использование большинства компьютеров на уровне машинного языка затруднительно. В случае, когда нужно было иметь эффективную программу, вместо машинных языков стали использовать близкие к ним машинно-ориентированные языки — ассемблеры. Следующий шаг был сделан в 1954 году, когда был создан первый язык высокого уровня — Фортран. Языки высокого уровня имитируют естественные языки, используя некоторые слова разговорного языка и общепринятые математические символы. Однако легко понимаемый в коротких программах, этот язык становился нечитаемым и трудно управляемым, когда дело касалось больших программ. Решение этой проблемы пришло после изобретения языков структурного программирования, т.е. процедурных языков, таких как Алгол(1958), Паскаль(1970), Си(1972). Структурное программирование предполагает точно обозначенные управляющие структуры, программные блоки, отсутствие инструкций безусловного перехода (GOTO).Также создавались логические языки. Для того чтобы написать еще более сложную (и длинную) программу, нужен был новый подход к программированию. В итоге в конце 1970-х и начале 1980-х были разработаны принципы объектно-ориентированного программирования. Примерами объектно-ориентированных языков являются Object Pascal, C++, Java и др. ООП позволяет оптимально организовывать программы, разбивая проблему на составные части, и работая с каждой по отдельности.
РАЗВИТИЕ ЭВМ делится на несколько периодов. Поколения ЭВМ каждого периода отличаются друг от друга элементной базой и математическим обеспечением.
Первое поколение (1945-1954) - ЭВМ на электронных лампах. Это доисторические времена, эпоха становления вычислительной техники. Их вес и размеры требовали для себя отдельных зданий. Программное обеспечение компьютеров 1-го поколения состояло в основном из стандартных подпрограмм.
ЭВМ 2-го поколения были разработаны в 1950-60 гг. В качестве основного элемента были использованы уже не электронные лампы, а полупроводниковые диоды и транзисторы, а в качестве устройств памяти стали применяться магнитные сердечники и магнитные барабаны. Второе отличие этих машин - это то, что появилась возможность программирования на алгоритмических языках. Были разработаны первые языки высокого уровня - Фортран, Алгол, Кобол. Эти два важных усовершенствования позволили значительно упростить и ускорить написание программ для компьютеров. Все это позволило резко уменьшить габариты и стоимость компьютеров, которые тогда впервые стали строиться на продажу. На втором поколении компьютеров впервые появилось то, что сегодня называется операционной системой. Соответственно расширялась и сфера применения компьютеров. Теперь уже не только ученые могли рассчитывать на доступ к вычислительной технике; компьютеры нашли применение в планировании и управлении.
Разработка в 60-х годах интегральных схем - целых устройств и узлов из десятков и сотен транзисторов, выполненных на одном кристалле полупроводника привело к созданию ЭВМ 3-го поколения. В это же время появляется полупроводниковая память, которая и по сей день используется в персональных компьютерах в качестве оперативной. Применение интегральных схем намного увеличило возможности ЭВМ. Теперь центральный процессор получил возможность параллельно работать и управлять многочисленными периферийными устройствами. ЭВМ могли одновременно обрабатывать несколько программ (принцип мультипрограммирования). В эти годы производство компьютеров приобретает промышленный размах. Пробившаяся в лидеры фирма IBM первой реализовала семейство ЭВМ. Еще в начале 60-х появляются первые миникомпьютеры. А в 1969 г. зародилась первая глобальная компьютерная сеть и одновременно появились операционная система Unix и язык программирования С.
К сожалению, начиная с середины 1970-х годов стройная картина смены поколений нарушается. Все меньше становится принципиальных новаций в компьютерной науке. Прогресс идет в основном за счет повышения мощности и миниатюризации элементной базы и самих компьютеров. Обычно считается, что период с 1975 г. принадлежит компьютерам четвертого поколения. Их элементной базой стали большие интегральные схемы (БИС). Появились микропроцессоры (1971 г. фирма Intel), микро-ЭВМ и персональные ЭВМ. Начиная с этого поколения ЭВМ стали называть компьютерами.
Программа разработки, так называемого, пятого поколения ЭВМ была принята в Японии в 1982 г. Предполагалось, что к 1991 г. будут созданы принципиально новые компьютеры, и их элементной базой будут служить созданные на базе СБИС устройства с элементами искусственного интеллекта. Но японский проект ЭВМ пятого поколения не осуществился. Зато проведенные в ходе проекта исследования и накопленный опыт сильно помогли прогрессу в области систем искусственного интеллекта в целом. Уже сейчас компьютеры способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой.
АРХИТЕКТУРА ЭВМ — это множественный симбиоз совместного действия, конфигурации и взаимного соединения основных логических узлов. Необходимо принять во внимание, что увеличение скорости работоспособности отдельных элементов не безгранично, вот почему ведущие специалисты видят разрешение этого вопроса в модернизации архитектуры ЭВМ.
Основные виды архитектуры ЭВМ
Вся компьютерная система подразделяет виды архитектуры ЭВМ на три группы, обусловленные числом потоков команд и данных:
Основоположником классической архитектуры ЭВМ 1-го и 2-го поколения был Джон фон Нейман, который и сформулировал основные принципы последовательности. К такой группе относятся однопроцессорные системы, в одном случае имеющие одиночный поток данных, а во втором - множественный поток данных.
Следующая группа, включающая в себя виды архитектуры — MIMD - представляет собой многопроцессорную систему, имеющую множественный поток команд и такой же поток данных. Данная архитектурная система в основном используется в современных супер-ЭВМ.
И последние, третьи виды архитектуры — MISD, представляющие одну программу со множеством данных. К сожалению, MISD не имеет практической значимости. Данный вид причисляют не к компьютерной архитектуре, а к форме распараллеливания программ.
ПРИНЦИП ПРОГРАММНГО УПРАВЛЕНИЯ в упрощенном виде основывается на том, что программа должна быть представлена в числовом виде, размещена в памяти ЭВМ, а сама ЭВМ должна выполнять некоторую процедуру автоматической выборки и исполнения очередной команды вплоть до окончания программы. При этом следует еще раз подчеркнуть, что для представления программы в числовом виде необходимо предварительно распределить память, а также то, что подавляющее большинство современных ЭВМ построено на основе принципов Неймана, сформулированных ещё в 1945 году. Эти принципы сводятся к следующему:
Основными блоками являются блок управления, арифметико-логическое устройство, память и устройство ввода-вывода.
Информация кодируется в двоичной форме и разделяется на единицы, называемые словами.
Алгоритм представляется в форме последовательности управляющих слов, которые определяют смысл операции. Эти управляющие слова называются командами. Совокупность команд называется программой. Команда состоит из кода операции, определяющего выполняемые действия, и нескольких адресных полей, содержащих указания на места расположения операндов команды. Способ вычисления адреса называется режимом адресации. Множество команд, выполняемых в конкретном типе ЭВМ, образуют её систему команд.
Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Слова программы и данных различаются только по способу использования, но не по способу кодирования.
Устройство управления и арифметическое устройство обычно объединяются в одно, называемое центральным процессором. Они определяют действия, подлежащие выполнению, путем считывания команд из оперативной памяти. Обработка информации, предписанная алгоритмом, сводится к последовательному выполнению команд в порядке, однозначно определяемом программой.
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Вся совокупность программ, хранящихся на всех устройствах долговременной памяти компьютера, составляет его программное обеспечение (ПО).
Программное обеспечение принято по назначению подразделять на базовое, системное, служебное (инструментальное) и прикладное.
Базовый уровень
Базовый уровень является низшим уровнем программного обеспечения. Отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Базовое программное обеспечение содержится в составе базового аппаратного обеспечения и сохраняется в специальных микросхемах постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), образуя базовую систему ввода-вывода BIOS. Программы и данные записываются в ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены во время эксплуатации.
Системный уровень
Системный уровень - является переходным. Программы этого уровня обеспечивают взаимодействие других программ компьютера с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением. От программ этого уровня зависят эксплуатационные показатели всей вычислительной системы. При подсоединении к компьютеру нового оборудования, на системном уровне должна быть установлена программа, обеспечивающая для остальных программ взаимосвязь с устройством. Конкретные программы, предназначенные для взаимодействия с конкретными устройствами, называют драйверами.
Другой класс программ системного уровня отвечает за взаимодействие с пользователем. Благодаря ему, можно вводить данные в вычислительную систему, руководить ее работой и получать результат в удобной форме. Это средства обеспечения пользовательского интерфейса, от них зависит удобство и производительность работы с компьютером.
Совокупность программного обеспечения системного уровня образует ядро операционной системы компьютера. Наличие ядра операционной системы - это первое условие для возможности практической работы пользователя с вычислительной системой. Ядро операционной системы выполняет такие функции: управление памятью, процессами ввода-вывода, файловой системой, организация взаимодействия и диспетчеризация процессов, учет использования ресурсов, обработка команд и т.д.
Служебный уровень
Программы этого уровня взаимодействуют как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Назначение служебных программ (утилит) состоит в автоматизации работ по проверке и настройки компьютерной системы, а также для улучшения функций системных программ. Некоторые служебные программы (программы обслуживания) сразу входят в состав операционной системы, дополняя ее ядро, но большинство являются внешними программами и расширяют функции операционной системы. То есть, в разработке служебных программ отслеживаются два направления: интеграция с операционной системой и автономное функционирование.
Прикладной уровень
Программное обеспечение этого уровня представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых выполняются конкретные задачи (производственных, творческих, развлекательных и учебных). Между прикладным и системным программным обеспечением существует тесная взаимосвязь. Универсальность вычислительной системы, доступность прикладных программ и широта функциональных возможностей компьютера непосредственно зависят от типа имеющейся операционной системы, системных средств, помещенных в ее ядро и взаимодействии комплекса человек-программа-оборудование.
ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА — это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которого — организовать взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ.
Операционная система выполняет роль связующего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем, с другой стороны.
Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера — на диске.
При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ. Этот процесс называется загрузкой операционной системы.
СИСТЕМА ПРОГРАММИРОВАНИЯ — это система для разработки новых программ на конкретном языке программирования.
КЛАССИФИКАЦИЯ ЯЗЫКОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ:
машинные языки — языки программирования, воспринимаемые аппаратной частью компьютера (машинные коды), именно в машинных кодах в конечном итоге представляется программа в оперативной памяти, написанная на любом другом языке, запись на машинном языке чрезвычайно затруднена, поскольку каждая команда этого языка представляется несколькими двоичными кодами
языки низкого уровня - машинно-ориентированные языки (ассемблеры) — языки программирования, которые отражают структуру конкретного типа компьютера;
языки высокого уровня: процедурные (алгоритмические) (Basic, Pascal, C и др.), которые предназначены для однозначного описания алгоритмов; для решения задачи процедурные языки требуют в той или иной форме явно записать процедуру ее решения; логические (Prolog, Lisp и др.), которые ориентированы на систематическое и формализованное описание задачи с тем, чтобы решение следовало из составленного описания; объектно-ориентированные (Object Pascal, C++, Java и др.), в основе которых лежит понятие объекта, сочетающего в себе данные и действия над нами.
языки гипервысокого уровня – работа в программных средах.
Нужно заметить, что программирование на языках высокого и гипервысокого уровня может осуществляться в РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМАХ:
Уровень инструментальных систем. Сюда относятся системы программирования типа Турбо-Паскаль, С++ и т. д.
Уровень прикладных систем. Прикладные системы создаются для конкретной предметной области. Например, FoxPro для управления базами данных, PCAD для автоматизации проектирования электронных устройств.
Уровень программ пользователя. Как правило, прикладные системы имеют свой внутренний язык программирования. Пользователь создает свои программы для решения конкретных задач, используя эти языки или языки инструментальных систем.
В общем случае, программа, написанная на языке Паскаль имеет следующую СТРУКТУРУ:
Заголовок программы
Раздел описаний
Тело программы
Заголовок программы состоит из служебного слова program, имени программы и точки с запятой.
Раздел описаний включает следующие подразделы:
Раздел описания констант
Раздел описания типов
Раздел описания переменных
Раздел описания процедур и функций
В языке Турбо Паскаль должны быть описаны все переменные, типы, константы, которые будут использоваться программой. В программе может быть несколько разделов описания констант, переменных и т.д.
Тело программы начинается со служебного слова Begin, затем следуют операторы языка, реализующие алгоритм решаемой задачи. Операторы отделяются друг от друга точкой с запятой и могут располагаться в одну строчку или начинаться с новой строки. Тело программы заканчивается служебным словом End.
Для пояснения текста программы может быть использован комментарий. В соответствии с правилом, комментарий может быть заключен в фигурные скобки или круглые скобки с последующей и предшествующей звездочками. Комментарий может встречаться в любом месте текста программы и транслятором игнорируется.
АЛФАВИТ языка Турбо Паскаль включает буквы, цифры, шестнадцатеричные цифры, специальные символы, пробелы и зарезервированные слова: