Тема 2. Структура інформаційної системи

План викладу матеріалу

1. Апаратне забезпечення інформаційної системи. Класифікація ЕОМ.

2. Програмне забезпечення ЕОМ.

3. Системні програми, операційні системи та оболонки.

4. Прикладне програмне забезпечення. Його класифікація.

5. Інструментарій створення нових програм.

Інформаційною системою називають сукупність взаємозв’яза­них апаратних і програмних засобів, які здійснюють збереження та об­робку інформації.

§ 1. Апаратне забезпечення інформаційної системи. Класифікація еом

В сучасних інформаційних системах обов’язково використовують ком­­­­п’ю­терну техніку. Набір її компонентів залежить від завдань, які по­винна виконувати інформаційна система.

Технічне забезпечення – це комплекс технічних засобів, що використовуються для роботи інформаційної системи, та відпо­відної документації на ці засоби.

Апаратні компоненти інформаційної системи називаються також hardware (тверді вироби). Основною апаратною компонентою інфор­ма­ційних систем є комп’ютери, які працюють в результаті взаємодії техніч­них пристроїв та програмного забезпечення.

Комп’ютери – це цифрові пристрої, що виконують автоматичну об­робку інформації і є основною складовою інформаційної системи.

В інформаційній системі можуть використовуватися комп’ютери різ­них потужностей. Наведемо класифікацію ЕОМ в залежності від їх мож­ли­­востей (рис. 14).

Рис. 14. Класифікація ЕОМ в залежності від їх можливостей

Супер ЕОМ – це багатопроцесорні ЕОМ з швидкодією в сотні млн, млрд. операцій за секунду. Оперативна пам’ять становить десятки Гбайт, зовнішня пам’ять – десятки Тб, розрядність супер ЕОМ – 128 біт. Сьо­годні без суперкомп’ютерів немислимо розв’язання ні економіч­них, ні фі­нансових, ні науково-технічних, ні оборонних загаль­нодер­жав­них задач.

Існує проект Тор500 для складання рейтингу і описань 500 найпотужні­ших суспільно відомих комп’ютерних систем світу. З червня 1993 р. він опри­люд­нюється два рази на рік (перший – в червні, другий – в листопаді).

Лідером рейтинга серед 500 найпотужніших суперкомп’ютерів світу на 20.06.2011 р. став японський суперкомп’ютер “К”, змістивши на друге місце китайський суперкомп’ютер “Тяньхе – 1А”. На третьому місці опинився супер­комп’ютер Jaguar ХТ5 фірми GRAY, який знаходиться в США в національ­ному центрі обчислювальних наук в Окрідже (штат Теннесі).

Згідно з методологією визначення швидкодії Linpack, “К” працює з реаль­ною швидкодією 8,16 Петафлопс (Петафлопс – це 10¹⁵ операцій з плаваючою крапкою за сек., тобто квадрильйон операцій за сек.). Продук­тивність супер­комп’ютера “К” приблизно дорівнює сумарній продук­тив­ності одного мільйона сучасних настільних комп’ютерів.

Суперкомп’ютер “К” побудований фірмою Fujitsu і розміщений в інституті RIKEN фізичних і хімічних досліджень в японському місті Кобе і викорис­товується, зокрема, для обчислення руху космічних тіл, побудови кліматичних моделей, дослідження атомів тощо. Працює цей суперкомп’ютер під управ­лінням операційної системи Linux і містить в за­галь­ному 548352 ядра.

Великі ЕОМ (менфрейми) мають продуктивність в сотні мільйонів операцій за секунду (MIPS), оперативну пам’ять до 10 Гб, зовнішню па­м’ять в сотні Гб, багатокористувацький режим роботи (обслуговують одно­часно до тисячі користувачів). Основні напрямки використання мейн­фреймів – це розв’язування науково-технічних задач, робота з великими базами даних, управління роботою мереж. На мейнфреймах зараз знахо­диться до 70% комп’ютерної інформації.

Міні ЕОМ – широко використовуються для керування технологіч­ними процесами, для роботи в системах автоматизованого проекту­вання, в системах моделювання нескладних явищ. Міні ЕОМ мають наступні ха­рактеристики: продуктивність – до 100 MIPS, ємність ОП – 4 – 512 Мб, обсяг дискової пам’яті – до 100 Гб.

Персональний комп’ютер (ПК) – це комп’ютер особистого вико­ристання. Можливості ПК щодо обробки інформації дуже широкі. Фірма IBM, яка випускала великі ЕОМ, в 1981 р. на базі 16-розрядного мікро­процесора Intel 8086 створила персональний комп’ютер, який зго­дом ін­тен­сивно витіснив з ринку інші персональні комп’ютери. IBM PC став стандартом персо­нальних комп’ютерів. Зараз комп’ютери сумісні з IBM PC складають 90% усього парку ПК. Згодом й інші фірми почали збирати ПК. Наведемо основні напрямки ви­ко­ристання ПК:

• математичні розрахунки;

• бази і банки даних;

• текстові редактори; видавництво і поліграфія;

• комп’ютерна та інженерна графіка, живопис;

• комунікація, обмін інформацією;

• Web-технології; моделювання об’єктів і явищ;

• навчання; розваги і дозвілля тощо.

Крім цього, зараз уже розробляється новий тип комп’ютерів – нейро­комп’ютери. Вони мають іншу будову, ніж звичайні комп’ютери, їх мік­ро­схеми за будовою близькі до нейронних схем людського мозку. Такий комп’ютер здатний до навчання, може розв’язувати задачі без чіткого алго­ритму і працювати з величезними потоками інформації, а значить він може розв’язувати задачі, які звичайному комп’ютеру не під силу. Сьо­годні нейрокомп’ютери ще не замітні, але за оцінками різних спеціалістів уже через 10 років доля нейрокомп’ютерів виросте до 90%.