Учебное пособие 883

3.3.ИНСТРУМЕНТАРИЙ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТАРИЙ

Реализация технологического процесса материального производства осуществляется с помощью различных технических средств, к которым относятся: оборудование, станки, инструменты, конвейерные линии.

По аналогии и для информационной технологии должно быть нечто подобное. Такими средствами производства информации будет являться аппаратные средства обеспечения этого процесса. С их помощью производится переработка первичной информации в информацию нового качества. Данные средства производства информации являются техническим инструментарием информационных технологий.

ПРОГРАММНЫЙ ИНСТРУМЕНТАРИЙ

Программный инструментарий информационных технологий - один или несколько взаимосвязанных программных продуктов для определенного типа компьютера, технология работы в котором позволяет достичь поставленную цель. В качества программного инструментария можно использовать следующие распространенные виды программных продуктов для персонального компьютера: текстовый процессор, настольные издательские системы, электронные таблицы, СУБД, экспертные системы .

ПОСЛЕ ИЗУЧЕНИЯ РАЗДЕЛА НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ

Понятие информационной технологии.

Роль информационных технологий в развитии общества. Соотношение информационных технологий и систем. Виды информационных технологий.

Инструментарий информационных технологий.

31

4. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

4.1.АППАРАТНОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ ПРОЦЕССА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ

4.2.ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ХРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

4.3.ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ВВОДА ИНФОРМАЦИИ

4.4.ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПРОГРАММНОЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

4.5.ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОТОБРАЖЕНИЯ И ДОКУМЕНТИРОВАНИЯ

4.6.КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

Цель раздела - дать представление о структуре и функциях технического инструментария информационных технологий, обозначить технические средства, сопровождающие процесс преобразования информации.

4.1.АППАРАТНОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ ПРОЦЕССА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ

ПРОЦЕСС ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Персональный компьютер (ПК) стал обязательным атрибутом в любом процессе преобразования информации. Это основная техническая база информационных технологий. Профессионалы, работающие вне компьютерной сферы (электромеханические и энергетические системы), считают непременной составляющей своей компетентности знание аппаратной части персонального компьютера. Возможности ПК определяются характеристиками его функциональных блоков.

Для автоматизации процесса преобразования необходимо использовать аппаратные средства, обеспечивающие хранение и ввод информации, ее программную обработку, а также

32

подготовку технической документации. В соответствии с этим технические средства могут быть классифицированы по функциональному признаку на следующие группы:

хранения информации; ввода информации;

программной обработки информации; отображения и документирования информации; передачи данных.

ТРЕБОВАНИЯ К АППАРАТНЫМ СРЕДСТВАМ

Требования к аппаратным средствам информационных технологий можно разделить на четыре категории:

системные; функциональные; технические;

организационно-эксплуатационные.

Системные требования обуславливают спектр свойств, параметров и характеристик комплекса технических средств как технической системы. К комплексу технических средств предъявляются следующие системные требования:

эффективность; универсальность; совместимость; гибкость и открытость; надежность;

точность (достоверность); защищенность;

возможность одновременной работы достаточно широкого круга пользователей;

приемлемая стоимость.

Функциональные требования обуславливают свойства комплекса технических средств с точки зрения выполнения функций:

реализацию математических моделей объектов проектирования;

33

реализацию задач принятия решений и проектных процедур; содержание архивов, библиотек проектных решений,

типовых элементов и прикладных программ; обеспечение системы поиска данных и наглядности

информации; возможность работы с графическими изображениями и

моделями; обеспечение взаимосвязи этапов проектирования и

документирования результатов проектирования с необходимой полнотой и в требуемой форме.

Технические требования определяют параметры и характеристики комплекса технических средств. Технические требования вырабатываются в процессе разработки комплекса технических средств и предъявляют к отдельным техническим средствам. Технические требования выражаются в виде количественных, качественных и номенклатурных значений характеристик и параметров. К основным характеристикам и параметрам относят следующие:

производительность, быстродействие и пропускную способность оборудования, разрядность устройств (количество разрядов регистров для предъявления информации);

систему кодирования информации; форматы внутреннего представления данных и команд;

форматы внешнего представления и отображения данных; разрешающие способности средств отображения и

регистрации данных; емкость запоминающих устройств (оперативных,

постоянных и внешних); виды носителей данных;

типы интерфейсов для сопряжения оборудования.

К организационно-эксплуатационным относятся требования по:

технической эстетике; эргономике;

безопасности, организации эксплуатации и обслуживания технических средств.

Организационно-эксплуатационные требования предъявляются к комплексу технических средств, оборудованию,

34

рабочим местам с целью обеспечения нормальных условий эксплуатации и обслуживания.

4. 2. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ХРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Данные технические средства должны обеспечивать кодирование информации и нанесение данных на машинные носители. Для выполнения указанных функций применяются

внешние запоминающие устройства (ВЗУ). Их можно классифицировать по целому ряду признаков: по виду носителя, типу конструкции, по принципу записи и считывания информации, методу доступа и т. д.

Носитель - материальный объект, способный хранить информацию.

В зависимости от типа носителя все ВЗУ можно подразделить на дисковые накопители и накопители на магнитной ленте.

МАГНИТНЫЕ ДИСКИ

Магнитные диски (МД) - магнитные машинные носители информации. В качестве запоминающей среды в них используются магнитные материалы со специальными свойствами (с прямоугольной петлей гистерезиса), позволяющими фиксировать два магнитных состояния - два направления намагниченности. Каждому из этих состояний ставят в соответствие двоичные цифры: 0 и 1. Магнитные диски бывают гибкими и жесткими , сменными и встроенными в ПК. Устройство для записи и чтения информации на магнитном диске называется дисководом. Совокупность магнитного диска (носителя информации) и дисковода называется накопителем на магнитном диске.

МД характеризуются своим диаметром - форм-фактором. Наибольшее распространение получили диски с форм-факторами

35

3,5" (89 мм) и 5,25" (113 мм). Диски с форм-фактором 3,5" при меньших габаритах имеют большую емкость, меньшее время доступа и более высокую скорость чтения данных подряд - трансфер, более высокие надежность и долговечность.

Информация на МД записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических окружностей - дорожек (треков). Количество дорожек на МД и их информационная емкость зависят от типа МД, конструкции накопителя на МД, качества магнитных головок и магнитного покрытия.

Каждая дорожка разбита на сектора. В одном секторе дорожки может быть помещено 128, 256, 512 или 1024 байта данных. Кластер - минимальная единица размещения информации на диске, состоящая из одного или нескольких смежных секторов дорожки.

При записи или чтении информации МД вращается вокруг своей оси, а механизм управления магнитной головкой подводит ее к дорожке, выбранной для записи или чтения информации.

Данные на дисках хранятся в файлах - именованных областях внешней памяти, выделенных для хранения массива данных. Поле памяти создаваемому файлу выделяется кратным определенному количеству кластеров. Кластеры, выделяемые одному файлу, могут находиться в любом свободном месте дисковой памяти и необязательно являются смежными. Файлы, хранящиеся в разбросанных по диску кластерах, называются

фрагментированными.

Накопители на гибких магнитных дисках. На гибком магнитном диске, флоппи-диске, дискете (ГМД) - магнитный слой наносится на гибкую основу. Используемые в ПК ГМД имеют форм-фактор 5,25" и 3,5". Емкость ГМД колеблется в пределах от 180 Кбайт до 2,88 Мбайт.

Конструктивно дискеты изготавливаются из гибкого пластика, покрытого износоустойчивым ферролаком. Дискета диаметром 3,5" имеет более жесткую конструкцию, чем дискета диаметром 5,25".

В последние годы появились дискеты с тефлоновым покрытием, обладающие повышенной стойкостью к внешним воздействиям.

36

Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД). В

ПК широкое распространение получили НЖМД типа

"винчестер".

Термин "винчестер" возник из жаргонного названия первой модели жесткого диска емкостью 16 Кбайт (IBM, 1973 г.), имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что случайно совпало с калибром "30/30" известного охотничьего ружья "Винчестер".

Вэтих накопителях один или несколько жестких дисков, изготовленных из сплавов алюминия или из керамики и покрытых ферролаком, вместе с блоком магнитных головок считывания/записи помещены в герметически закрытый корпус. Емкость этих накопителей благодаря чрезвычайно плотной записи, получаемой в таких несъемных конструкциях, достигает десятков Гбайт.

Диаметр дисков чаще всего 3,5". Наиболее распространенная высота корпуса дисковода 25 мм у настольных ПК, 41 мм - у серверов, 12 мм - у портативных ПК.

ВПК обычно имеется один, реже несколько накопителей на жестких магнитных дисках. Однако, один физический диск может быть разделен на несколько "логических" дисков, тем самым имитируя несколько накопителей.

Применяются и НЖМД со сменными пакетами дисков

(накопители Бернулли), использующие пакеты из дисков диаметром 5,25". Они имеют емкость от 20 до 230 Мбайт и меньшее быстродействие, но более дорогие, чем винчестеры. Основное их достоинство: возможность накопления и хранения информации вне ПК.

ОПТИЧЕСКИЕ ДИСКИ

Неперезаписываемые лазерно-оптические диски обычно называют компакт-дисками - CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory). Эти диски поставляются фирмой-изготовителем с уже записанной на них информацией (в частности, с программным обеспечением).Запись информации на них возможна только вне персональных компьютеров, в лабораторных условиях, лазерным лучом большой мощности, который оставляет на активном слое

37

след - дорожку с микроскопическими впадинами. Таким образом создается первичный "мастер-диск". Процесс массового тиражирования по "мастер-диску" выполняется путем литья под давлением. В оптическом дисководе ПК эта дорожка читается лазерным лучом существенно меньшей мощности. CD-ROM ввиду чрезвычайно плотной записи информации имеют емкость от 250 Мбайт до 1,5 Гбайта.

Перезаписываемые лазерно-оптические диски с однократной (CD-R - CD Recordable) и многократной (CD-E - CD Easable) записью появились в 1996 году. На этих CD лазерный луч непосредственно в дисководе ПК при записи прожигает микроскопические углубления на поверхности диска под защитным слоем. Чтение записи выполняется лазерным лучом так же, как и у CD-ROM. Дисководы CD-E способны читать и обычные CD-ROM.

Основные достоинства накопителей на оптических: сменяемость и компактность носителей; большая информационная мощность; высокая надежность и долговечность (до 50 лет); нечувствительность к магнитным полям.

МАГНИТООПТИЧЕСКИЕ ДИСКИ

Перезаписываемые магнитооптические диски (CC-E - Continuous Composite Erasable) используют лазерный диск для местного разогрева поверхности диска при записи информации магнитной головкой, так как активный слой на поверхности магнитооптического диска может быть перемагничен только при высокой температуре.

Магнитооптические диски с однократной записью (CC WORM - CC Write Once Read Many) на контрольной дорожке имеют специальные метки, предотвращающие стирание и повторную запись на диск.

В магнитооптических накопителях запись информации обычно осуществляется за два прохода, поэтому скорость записи значительно меньше скорости считывания.

38

Емкость магнитооптических дисков доходит до 5,2 Гбайта. Но перезаписывающие дисководы дороги (около 1000 долларов).

В персональных компьютерах используются также диски с высокой плотностью записи, на поверхности которых для более точного позиционирования магнитной головки используется лазерный луч. По внешнему виду эти диски напоминают 3,5" (реже 5,25") дискеты, но имеют более жесткую конструкцию.

Среди накопителей, использующих такие диски, можно выделить:

накопители на флоптических дисках - выполняют обычную магнитную запись информации, но со значительно большей плотностью размещения дорожек на поверхности диска. Стандартная емкость флоптического диска 20,8 Мбайта;

накопители сверхвысокой плотности записи (VHD - Very High Density) - используют кроме лазерного позиционирования еще и специальные дисководы, обеспечивающие "перпендикулярный" способ записи вместо обычного "продольного". Емкость таких дисков достигает 1000 Мбайт

(Hewlett Packard), 8700 и 10800 Мбайт (IBM).

Диски относятся к машинным носителям информации с прямым доступом. Понятие прямой доступ означает, что можно "обратиться" к дорожке, на которой начинается участок с искомой информацией или куда нужно записать новую информацию, непосредственно, где бы ни находилась головка записи/чтения накопителя.

НАКОПИТЕЛИ НА МАГНИТНОЙ ЛЕНТЕ

В ПК используются накопители на кассетной магнитной ленте. Кассеты с магнитной лентой (картриджи) весьма разнообразны: они отличаются как шириной применяемой магнитной ленты, так и конструкцией. Последние модели картриджей имеют емкость 840 - 1700 Мбайт и более. При сжатии данных может быть достигнута еще большая емкость - 8 - 16 Гбайт при трасфере 250 Кбайт/с.

39

Лентопротяжные механизмы для картриджей носят название стримеров - это инерционные механизмы, требующие после каждой остановки ленты ее небольшой перемотки назад (перепозиционирования), что увеличивает и без того большое время последовательного доступа к информации на ленте. Поэтому стримеры применяются для резервного копирования и архивирования информации с жестких дисков.

5.3. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ВВОДА ИНФОРМАЦИИ

Данные средства должны обеспечить ввод и первичную обработку исходной и нормативно-справочной информации.

УСТРОЙСТВА ВВОДА ДАННЫХ С МАШИННЫХ НОСИТЕЛЕЙ

Устройства ввода данных с машинных носителей информации рассмотрены выше - дисковые накопители.

КЛАВИАТУРА

Для ручного ввода числовой, текстовой и управляющей информации используется клавиатура, на клавиши которой нанесены буквы латинского и русского алфавитов, десятичные цифры, математические, графические и специальные служебные знаки, знаки препинания, наименования команд и функций. Типичная адаптированная под русский алфавит клавиатура ПК содержит 101 клавишу. Клавиши клавиатуры можно разбить на следующие группы:

буквенно-цифровые клавиши, предназначенные для ввода текстов и чисел;

клавиши управления курсором; специальные управляющие клавиши; функциональные клавиши.

40