Информационные  технологии.

    Ведение в теорию информационных технологий.

    Основные  понятия информационных технологий. 

    Информация  – разъяснение, изложение, осведомленность. В широком смысле информация – это образ мира, реального или вымышленного, который может существовать независимо от объекта. В узком смысле это любые  сведения являющие объектом хранения, передачи и преобразование. Информация передается в виде сообщения.

    Источник  →это кодирующее устройство →канал связи  →декодирующее устройство. 

Схема передачи сообщения:

    информация  проходит через следующие этапы:

• Ввод информации или установка исходных данных;
• Переработка или преобразование введенной информации;
• Определение результатов и вывод переработанной информации.

    Данные – информация, представленная в виде, позволяющем хранить, передавать или обрабатывать ее с помощью технических средств.

    Обработка данных включает в себя множество  различных операций, в том числе  и их накопление, организацию хранения в удобной и легкодоступной форме  и другие операции.

    Технология - в широком смысле - объем знаний, которые можно использовать для производства товаров и услуг из экономических ресурсов.

    Технология  включает в себе методы, приемы, режим  работы, последовательность операций и процедур, она тесно связана  с применяемыми средствами, оборудованием, инструментами, используемыми материалами.

    Технология - научная дисциплина, изучающая  физические, химические, механические и др. закономерности, действующие  в технологических процессах.

    Технологией называют также сами операции добычи, обработки, транспортировки, хранения, контроля, являющиеся частью общего производственного процесса. 

    Информационная  система (ИС) – система, предназначенная для накопления, хранения, обработки и представления информации по запросам пользователей. Для построения ИС используют системы баз данных.

    Исторически первыми видами информационных систем являются архивы, библиотеки.

    Они обеспечивают в какой-либо предметной области сбор данных, их представление и хранение в определенной форме (книго-, архивохранилица и т.д.), в них определяется порядок использования информационных фондов.

    Информационные  системы, в которых предоставление, хранение и обработка информации осуществляется с помощью вычислительной техники, называются автоматизированными системами (АИС).

    АИС в настоящее время является неотъемлемой частью современного инструментария информационного обеспечения различных видов деятельности и наиболее бурно развивающейся отраслью индустрии информационных технологий.

    Информационные  технологии (ИТ) – система методов и способов сбора, накопления, хранения, поиска, обработки, передачи и использования информации (данных и знаний) на основе применения средств вычислительной техники. Они включают два основных элемента – машинный и человеческий (социальный), причем последний выступает главным. Информационные технологии выступают средством превращения знаний в информационный ресурс общества. 

1. Типы  информационных технологий.

    Информационные  технологии подразделяются по типу обрабатываемой информации:

1. если информационные данные СУБД,  то система управления базами данных) – это алгоритмические языки,  табличные процессоры (Excel),
2. если информация в виде текста, то текстовые процессоры Word,
3. если информация графическая, то графические профессоры AutoCAD…..
4. если  информация в виде объекта реального мира, то  это  средства мультимедиа интегрированные технологии, объединяющие различные виды информации.

2. Математические основы информационных технологий.

Единицы измерения.  Существует несколько  способов количества измерения информации.

1 –  объемный способ (это измерения  информации самый простой, грубый. Объем информации в измерении  количества символов, способ чувствителен  к форме представления информации 21, XXLI)

2 –  энтрапийный способ (это количество  информации, определение тем на сколько уменьшится энтропия в системе после получения сообщения –S, ) энтропия характеризует степень неопределенности в системе).

3 –  алгоритмический способ (это количества  информации определяющая размером  программы которая позволяет  эту информацию воспроизвести. В вычислительной технике это вся обрабатываемая информация вне зависимости от ее природы – число , текст, звук, изображение. Представлена в двоичной форме, с использованием 2-х символов 0 и 1. Для обозначения одной двоичной цифры используется термин БИТ. При передаче информации в 1 бит – называют РАЗРЯДОМ. Бит минимальное количество информации)

• 1 байт (б)   =8(2³) бит;    (примерно 1 символ)
• 1 килобайт (Кб) =1024 (2¹⁰) б;
• 1 мегабайт (Мб) =1024 (2¹⁰) Кб;  (миллион символов)
• 1 гигабайт (Гб) =1024 (2¹⁰) Мб.    (миллиард символов)
• 1 терабайт  (Тб)   = 1024  (2¹⁰)    Гб

2. Аппаратные средства персональных компьютеров. 

2.1. Общие  сведения о персональном компьютере.

    Компьютер – это электронный прибор, предназначенный  для автоматизации создания, хранения, обработки и транспортировки данных.

    Первая  серийная персональная ЭВМ (ПЭВМ) появилась  в США в 1975 г. Персональная ЭВМ относится к классу микроЭВМ и является машиной индивидуального пользования. Характерные признаки: относительно невысокая стоимость, малые размеры, высокая надежность, простота обслуживания, малая потребляемая мощность с возможностью питания от бытовой электросети.

    ПЭВМ  это общедоступный и универсальный  инструмент, многократно повышающий производительность интеллектуального труда специалистов различного профиля. ПЭВМ работает с пользователем в диалоговом режиме. Общедоступность ПЭВМ определяется сравнительно низкой стоимостью, компактностью, отсутствием специальных требований как к условиям эксплуатации, так и степени подготовленности пользователя.

    Большую роль в развитии ПЭВМ сыграло появление  компьютера IBM PC корпорации IBM (США) на базе микропроцессора Intel-8086 в 1981 г. Этот ПК занял ведущее место на рынке ПЭВМ благодаря «открытой архитектуре», позволяющей расширять возможности ПЭВМ путем модернизации компьютера и добавления различных периферийных устройств. В наши дни около 85% всех продаваемых ПЭВМ базируется на архитектуре IBM PC.

    Классификация ПЭВМ по конструктивному исполнению:

• Большие ЭВМ, которые представляют собой многопользовательские машины с центральной обработкой, с большими возможностями для работы с базами данных, с различными формами удаленного доступа. (Казалось бы , что с появление быстро прогрессирующих ПЭВМ большие ЭВМ обречены на вымирание, однако  они продолжают развиваться, и выпуск их снова стал увеличиваться.). Это супер ЭВМ для решения крупномасштабных вычислительных задач, для обслуживания крупнейших информационных банков данных.
• Машины RS/6000 – очень мощные по производительности, предназначены для построения рабочих станций для работы с графикой, UNIX-серверов. Первоначально эти машины предполагалось применять для обеспечения научных исследований. Применяются для комплектования ведомственных, территориальных и региональных вычислительных центров.
• Средние ЭВМ, предназначены в первую очередь для работы в финансовых структурах (ЭВМ типа AS/400 (Advanced Portable Model 3 – адванц портейбл))- это бизнес компьютеры, 64-разрядные.

В этих машинах особое внимание уделяется  сохранению и безопасности данных, программой совместимости и т.д.

• Компьютеры на платформе микросхем фирмы  Intel. IBM-совместимые компьютеры этого класса составляют примерно 50-60% рынка всей компьютерной техники. Эти компьютеры позволяют удовлетворять индивидуальные потребности пользователей.

Архитектура и основные компоненты ПЭВМ.

    Это многоуровневая иерархия аппаратно-программных  средст, из которых строится ЭВМ.

    Детализацией  архиттурного и структурного построения ЭВМ занимаются различные категории специалистов вычислительной техники. 

А) инженеры –схемотехники    -  проектируют отдельные технические устройства.

Б) системные программисты    -  создают программы управления техническими средствами, информационного воздействия между уровнями, организации вычислительного процесса.

В) программисты-прикладники    -  разрабатывают пакеты программ более высокого уровня, которые обеспечивают взаимодействие пользователей с ЭВМ.

    Важнейшими  характеристиками ЭВМ являются быстродействие и производительность. А другой не менее важной характеристикой ЭВМ является  емкость запоминающих устройств.

    Любой компьютер (включая ПК) имеет три  основные составные части:

1. Центральный процессор;
2. память;
3. периферийные устройства.

    Они взаимодействуют между собой  с помощью шин, стандартизация которых  делает архитектуру компьютера открытой.

    Конструктивно ПЭВМ состоит из трех основных блоков:

    системный блок,

    клавиатура 

    дисплей (монитор).

    Для расширения функциональных возможностей к ПЭВМ можно подключать различные  дополнительные периферийные устройства (печатающие устройства, накопители, указательные устройства, устройства оптического считывания изображений, графопостроители и др. 

    Системный блок – главный блок ПЭВМ. Он строится по модульному принципу, что позволяет легко изменить конфигурацию компьютера : увеличить объем оперативной памяти, заменить видеокарту, увеличить емкость винчестера.

    Все компоненты системного блока находятся  внутри корпуса, защищающего их от механических повреждений и обеспечивающего  необходимый тепловой режим. Элементы управления и индикаторы находятся на передней панели системного блока. Сетевые разъемы, разъемы для подключения периферийных устройств и вентилятор блока питания расположены на задней панели системного блока.

    В системном блоке расположены  основные узлы, это - центральный микропроцессор, сопроцессор, модули оперативной и постоянной памяти, контроллеры, накопители на магнитных дисках и другие функциональные модули.

    Периферийные  устройства – любые устройства, не расположенные на системно плате, кроме процессора и ОЗУ. Обычно под периферийными устройствами понимают дополнительные устройства, расширяющие возможности компьютера. Могут устанавливаться в системный блок или подключатся к нему снаружи.

    Основные  электронные компоненты компьютера, такие как микропроцессор, память, кварцевый генератор тактовых импульсов и др. располагаются на системной, или как ее еще называют материнской (motherboard) плате. Все они подключены к системной шине (системному интерфейсу).

    Системная шина – сеть электронных проводников, осуществляющая обмен информацией между различными компонентами компьютера.

    Основная  характеристика – разрядность шины – определяется ее способностью передавать одновременно несколько бит (разрядов) информации.

    Выделяют  три компоненты системной шины:

    шину  данных, обеспечивающую взаимодействие микропроцессора с устройствами ввода - вывода;

    адресную  шину, осуществляющую взаимодействие с памятью.

    шину  управления, обеспечивающую передачу управляющих команд;

    Основные  типы современных шин- ISA, EISA, PCI, AGP.

    Микропроцессор (МП) или центральный процессор (CPU) это специальный чип (интегральная микросхема), который выполняет все основные вычислительные операции необходимые персональному компьютеру: (складывает, вычитает, умножает, делит числа, хранящиеся в памяти компьютера), и делает это со скоростью в несколько сотен миллионов операций в секунду.

    Центральный процессор осуществляет в персональном компьютере обработку всей информации, работает под управлением программных средств, преобразуя входную информацию в выходную.

    Именно  компьютерные программы сообщают процессору необходимую последовательность действий.

    Если  опустить подробности, то принцип работы  центрального процессора можно описать следующим образом.

    Процессору  необходимо знать, какую математическую операцию надо проводить и с какими числами, а также, что делать с результатом. Все это содержится в микропроцессорных кодах. Например, операция сложения требует выполнения около семи инструкций (микрокоманд) процессора.

    Следуя  вышесказанному, процессор должен быть :

1. не дорогим
2. достаточно производительным
3. обладать низким тепловыделением (иначе постоянный гул от высокооборотистого вентилятора
4. оставлять место для апгрейда (модернизации)
5. просто стабильно работать

   На  сегодняшний день рынок предлагает процессоры от трех производителей –, Intel, AMD, VIA.

   Компания  AMD – традиционно предлагает производительные процессоры  Athlon c частотами 1500-1800 Мгц, однако с точки зрения совместимости и стабильности работы их вряд ли можно назвать лучшим выбором.

   Процессоры  компании VIA Technologies (технологис) не так распространены на рынке, как ее многочисленные чипсеты и на нашем рынке они до сих пор считаются экзотикой. А причина в частоте процессора ниже 1 Ггц (на сегодняшний день это уже маловато).

     Процессоры Celeron, (облегченный Р4), производимые корпорацией Intel  пока удовлетворяют полностью поставленными нами требованиям производительности (тактовые частоты от 1200 до 1800М гц и выше). А процессоры, этой же фирмы, такие как Рentium 4 на ядре Northwood (нортвед), (частоты от 1600 до 2400 Мгц, хороши всем, кроме цен), 380$.

    Математический  сопроцессор ускоряет выполнение математических операций и графических работ. Наиболее современные процессоры (Pentium) имеют встроенный сопроцессор.

    Постоянная  память или постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, Read only Memory, ROM). Является энергонезависимой, используется для хранения системных программ для проверки оборудования компьютера, инициирования загрузки операционной системы и выполнения базовых функций по обслуживанию устройств компьютера. Содержимое ПЗУ называется базовой системой ввода вывода (BIOS).

    Полупостоянная  память (CMOS) – небольшой участок памяти для хранения параметров конфигурации компьютера. Для питания CMOS при выключенном электропитании компьютера используется специальный аккумулятор. Для изменения параметров конфигурации в BIOS содержится программа настройки конфигурации компьютера – SETUP.

Оперативная память (RAM), называемая также оперативным запоминающим устройством (ОЗУ).

Предназначена для временного хранения информации при работе компьютера. В ней содержатся выполняемые в текущий момент программы и используемые ими данные. Оперативная память (внутренняя память) является очень важным элементом в ПК. Оперативная память работает очень быстро. Именно из нее процессор берет программы и исходные данные для обработки, в нее он записывает полученные результаты.

Однако опер.память работает пока включен компьютер, при  выключении ПК информация стирается.

Оперативную память можно наращивать с помощью установки  в системный блок на системную плату специальные модули памяти типа  SIMM  или DIMM.

      Типа SDRAM, способна работать на частоте 266 Мгц, это наиболее распространенный на сегодняшний день стандарт памяти у хороших машин.

    Основной  недостаток оперативной памяти –  конструктивно достижимый ее объем во много раз меньше, чем у дисковой. Решить эту проблему за счет использования дисковой памяти позволяет виртуальная память.

    Кэш-память (Cache). Сверхоперативная память, которая в несколько раз ускоряет обмен данными между микропроцессором и оперативной памятью, а также между оперативной памятью и внешними устройствами памяти. В ней хранятся копии наиболее часто используемых участков оперативной памяти. Объем кэш-памяти от 64 до 512 Кбайт.

    Контроллеры (адаптеры) устройств представляют собой электронные схемы, управляющие внешними устройствами компьютера, они "объясняют" процессору, как работать с конкретным устройством. Для каждого внешнего устройства есть свой контроллер. Некоторые контроллеры управляют сразу несколькими устройствами (пример: контроллер портов ввода-вывода).

    Накопители  на гибких магнитных  дисках (НГМД, Floppy Disk Drive, FDD). Предназначены для переноса информации с компьютера на компьютер, хранения информации с помощью гибких дисков (Floppy Disk, дискета).

    Накопители на жестких магнитных дисках (Hard Disk Drive, HDD, винчестер, жесткий диск, хард, винт – это сленг). Предназначены для постоянного хранения информации и характеризуются большим объемом и скоростью считывания данных. На жестком диске хранятся программы и данные.

    При выборе ж. Диска нужно усматривать  две позиции – это объем  и скорость вращения шпинделя.

    Говоря  об объеме диска – в качестве оптимальной на сегодняшний день - это 60 Гбайт, так как современные  приложения без стеснения “кушают” место на диске, поэтому экономить здесь – нет смысла.

    От  скорости вращения шпинделя – напрямую ж.диска зависят такие параметры, как время доступа и среднее  время поиска.

    Производителей  ж.дисков на мировом рынке не много, и все они хорошо известны. Это Вестерн Дигитал, , IBM, Самсунг и др.

    Оптические (лазерные) компакт-диски

       Объем современных программ, а также  графических и звуковых файлов чрезвычайно велик, поэтому емкости дискет для них катастрофически не хватает. В 90 годы были изобретены   Компакт – диски (CD-ROM). С помощью дисковода для компакт-диска встроенного в системный блок компьютеры могут считывать лазерные компакт-диски, а также при наличии звуковой карты проигрывать  аудиокомпакт-диски.

       CD-ROM – только считывающие диски

       CD-R       - диски для записи информации

       CD-RW   - диски способные стирать и  записывать информацию

   CD-ROM, CD-R, CD-RW -  предназначены для хранения больших объемов информации. Емкость компакт-диска около 600-700 Мбайт. Используются преимущественно для распространения данных и дистрибутивов различных программ (энциклопедий, графических библиотек, учебных и игровых программ, и т.д.).

       DVD        - становятся все более популярный  Универсальный цифровой диск.

       Эти диски вмещают колоссальное количество информации.

       Существуют  односторенние и двухсторонние, однослойные и двухслойные.

       Емкость информации у таких дисков от 4 до 17 Гбайт и выше.

       DVD – применяются для хранения  фильмов, музыки, современных игр,  которые изобилуют 3х мерную графику.

    Накопители  на магнитной ленте (стримеры) – используются в основном для хранения резервных копий информации.

    Съемные диски (магнитооптические, Iomega ZIP и др.) – применяются для резервирования данных и хранения редко используемых данных.

    Порты ввода-вывода – (платы), снабженные разъемами для подсоединения к компьютеру дополнительных устройств: (параллельные, последовательные, игровой).

    Указательные  устройства: мышь, трекбол, сенсорная панель джойстик, световое перо.

    Видеосистема, содержащая два основных компонента: монитор, видеоконтроллер (видеоадаптер).

    Принтеры, разновидности которых отличаются способами нанесения красителя на бумагу (лазерные, струйные, матричные и т.д.) (Плоттеры).

           Средства мультимедиа.

Мультимедиа (от лат. media – среда или носитель информации) – информация в различных видах, а не только в цифровом, включая звук и видеоизображение.

    Существуют  стандарты на мультимедиа-компьютеры. Мультимедиа-компьютер должен иметь (стандарт MPC4):

• микропроцессор с быстродействием не меньшим, чем у Pentium/100 МГц;
• оперативную память размером не менее 8 Мб (рекомендовано 16 Мб);
• дисковод флоппи-дисков 3,5” (1,44 Мб);
• жесткий диск емкостью не менее 540 Мб;
• дисковод для компакт дисков со скоростью считывания 900 Кб/с при загрузке процессора 60% (с как минимум 4-х кратной скоростью);
• звуковую карту с воспроизведением оцифрованного звука с частотой дискретизацией 44,1 кГц с возможностью табличного синтеза звука;
• видеосистему, позволяющую работать в режиме с разрешением 800х600 точек с 65536 цветами, и оснащенную программным или аппаратным MPEG-1 декодером;
• последовательный COM-порт, параллельный LPT-порт, MIDI-порт.

3. Компьютерные сети.

    Для обеспечения совместной работы компьютеров  используются компьютерные сети. Для работы в сети необходимо специальное аппаратное и программное обеспечение.

Локальные – это несколько компьютеров соединены между собой спец.проводами (кабели), через которые компьютеры могут общаться между собой. Локальные сети позволяют обеспечивать коллективную обработку данными, совместно использовать программы, принтеры, модемы и т.д.

• Оборудование  для объединения компьютеров  в локальные сети – для этого  требуется вставить в каждый подключаемый компьютер сетевой контроллер (плата), который позволяет компьютеру получать информацию из локальной сети и передавать в сеть, а так же иметь кабели для соединения компьютеров, по которым происходит передача информации, а соединение идет  через специальное устройство – концентратор.

      НО, для обеспечения работы локальной  сети, часто выделяется специальный компьютер “Сервер”.

      Сервер,  как правило,  не используют в качестве рабочего места пользователя. И они обычно находятся в другом помещении.

      Многие  сервера стоят значительно дороже (в 10-20 раз) обычных компьютеров. Ведь они являются весьма мощными компьютерами с большим количеством оперативной и дисковой памятью.

Глобальные  сети – позволяют обмениваться информацией на больших расстояниях. И работают уже между собой миллионы пользователей.

Зародышем ее была распределенная сеть ARPAnet, которая была создана в конце 60 годов по заказу Министерства Обороны США для работы между собой компьютеров этого министерства. Разработанная программа оказалась настолько удачной, что многие организации, университеты стали создавать собственные сети на тех же принципах.

       Эти сети стали объединяться между собой, образуя единую сеть позднее  стала называться Internet.  

Программное обеспечение для  ПК.

       П.О. – это совокупность программ и  данных, необходимых компьютеру для  работы. П.О. приводит в действие аппаратную часть ПК.

    Без программного обеспечения компьютер  представляет собой бессмысленный комплекс механизмов, не способный выполнять какие-либо операции с информацией.

    Как правило, различают 4 типа программ: