ЛЕКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ПО ИНФОРМАТИКЕ

НПО

Оглавление

1. Информация и информационные процессы

1.1. Понятие информации

Фундаментальной чертой цивилизации является рост производства, потребления и накопления информации во всех отраслях человеческой деятельности. Вся жизнь человека так или иначе связана с получением, накоплением и обработкой информации. Что бы человек не делал: читает ли он книгу, смотрит ли он телевизор, разговаривает ли - он постоянно и непрерывно получает и обрабатывает информацию.

Для современной цивилизации характерна небывалая скорость развития науки, техники и новых технологий. Так, от изобретения книгопечатания (середина XV века) до изобретения радиоприемника (1895 год) прошло около 440 лет, а между изобретением радио и телевидения - около 30 лет. Разрыв во времени между изобретением транзистора и интегральной схемы составил всего 5 лет.

В области накопления научной информации ее объем начиная с XVII века удваивался примерно каждые 10 - 15 лет. Поэтому одной из важнейших проблем человечества является лавинообразный поток информации в любой отрасли его жизнедеятельности. Подсчитано, например, что в настоящее время специалист должен тратить около 80% своего рабочего времени, чтобы уследить за всеми новыми печатными работами в его области деятельности. Увеличение информации и растущий спрос на нее обусловили появление отрасли, связанной с автоматизацией обработки информации - ИНФОРМАТИКИ.

1.2. Концепции информации

Существование множества определений информации обусловлено сложностью, специфичностью и многообразием подходов к толкованию сущности этого понятия. Существуют 3 наиболее распространенные концепции информации, каждая из которых по-своему объясняет ее сущность.

Первая концепция (концепция К. Шеннона), отражая количественно-информационный подход, определяет информацию как меру неопределенности (энтропию) события. Количество информации в том или ином случае зависит от вероятности его получения: чем более вероятным является сообщение, тем меньше информации содержится в нем. Этот подход, хоть и не учитывает смысловую сторону информации, оказался весьма полезным в технике связи и вычислительной технике и послужил основой для измерения информации и оптимального кодирования сообщений. Кроме того, он представляется удобным для иллюстрации такого важного свойства информации, как новизна, неожиданность сообщений.

При таком понимании информация - это снятая неопределенность, или результат выбора из набора возможных альтернатив.

Вторая концепция рассматривает информацию как свойство материи. Ее появление связано с развитием кибернетики и основано на утверждении, что информацию содержат любые сообщения, воспринимаемые человеком или приборами. Наиболее ярко и образно эта концепция информации выражена академиком В.М. Глушковым. Он писал, что "информацию несут не только испещренные буквами листы книги или человеческая речь, но и солнечный свет, складки горного хребта, шум водопада, шелест травы".

То есть, информация как свойство материи создает представление о ее природе и структуре, упорядоченности и разнообразии. Она не может существовать вне материи, а значит, она существовала и будет существовать вечно, ее можно накапливать, хранить и перерабатывать.

Третья концепция основана на логико-семантическом подходе, при котором информация трактуется как знание, причем не любое знание, а та его часть, которая используется для ориентировки, для активного действия, для управления и самоуправления.

Иными словами, информация - это действующая, полезная часть знаний. Представитель этой концепции В. Г. Афанасьев, развивая логико-семантический подход, дает определение социальной информации: "Информация, циркулирующая в обществе, используемая в управлении социальными процессами, является социальной информацией. Она представляет собой знания, сообщения, сведения о социальной форме движения материи и о всех других формах в той мере, в какой она используется обществом..."

Социальная информация - многоуровневое знание. Она характеризует общественные процессы в целом - экономические, политические, социальные, демографические, культурно-духовные и т.д.; конкретные процессы, происходящие в различных ячейках общества- на предприятиях, в кооперативах, семьях и т.д.; а также интересы и стремления различных социальных групп - рабочего класса, молодежи, пенсионеров, женщин и др. В самом общем смысле под социальной информацией понимают знания, сообщения, сведения о социальной форме движения материи и о всех других ее формах в той мере, в какой они используются обществом, вовлеченными в орбиту общественной жизни. То есть информация есть содержание логического мышления, которое, воспринимаясь с помощью слышимого или видимого слова, может быть использована людьми в их деятельности.

Рассмотренные подходы в определенной мере дополняют друг друга, освещают различные стороны сущности понятия информации и облегчают тем самым систематизацию ее основных свойств. Обобщив данные подходы, можно дать следующее определение информации:

Информация - это сведения, снимающие неопределенность об окружающем мире, которые являются объектом хранения, преобразования, передачи и использования. Сведения - это знания выраженные в сигналах, сообщениях, известиях, уведомлениях и т.д.

1.3. Классификация информации

Информация подразделяется по форме представления на 2 вида:

• дискретная форма представления информации - это последовательность символов, характеризующая прерывистую, изменяющуюся величину (количество дорожно-транспортных происшествий, количество тяжких преступлений и т.п.);

• аналоговая или непрерывная форма представления информации - это величина, характеризующая процесс, не имеющий перерывов или промежутков (температура тела человека, скорость автомобиля на определенном участке пути и т.п.).

2. По области возникновения выделяют информацию:

• элементарную (механическую), которая отражает процессы, явления неодушевленной природы;

• биологическую, которая отражает процессы животного и растительного мира;

• социальную, которая отражает процессы человеческого общества.

3. По способу передачи и восприятия различают следующие виды информации:

• визуальную, передаваемую видимыми образами и символами;

• аудиальную, передаваемую звуками;

• тактильную, передаваемую ощущениями;

• органолептическую, передаваемую запахами и вкусами;

• машинную, выдаваемую и воспринимаемую средствами вычислительной техники.

4. Информацию, создаваемую и используемую человеком, по общественному назначению можно разбить на три вида:

• личную, предназначенную для конкретного человека;

• массовую, предназначенную для любого желающего ее пользоваться (общественно-политическая, научно-популярная и т.д.) ;

• специальную, предназначенную для использования узким кругом лиц, занимающихся решением сложных специальных задач в области науки, техники, экономики.

5. По способам кодирования выделяют следующие типы информации:

• символьную, основанную на использовании символов - букв, цифр, знаков и т. д. Она является наиболее простой, но практически применяется только для передачи несложных сигналов о различных событиях. Примером может служить зеленый свет уличного светофора, который сообщает о возможности начала движения пешеходам или водителям автотранспорта.

• текстовую, основанную на использовании комбинаций символов. Здесь так же, как и в предыдущей форме, используются символы: буквы, цифры, математические знаки. Однако информация заложена не только в этих символах, но и в их сочетании, порядке следования. Так, слова КОТ и ТОК имеют одинаковые буквы, но содержат различную информацию. Благодаря взаимосвязи символов и отображению речи человека текстовая информация чрезвычайно удобна и широко используется в деятельности человека: книги, брошюры, журналы, различного рода документы, аудиозаписи кодируются в текстовой форме.

• графическую, основанную на использовании произвольного сочетания в пространстве графических примитивов. К этой форме относятся фотографии, схемы, чертежи, рисунки, играющие большое значение в деятельности человек.

Свойства информации можно рассматривать в трех аспектах: техническом - это точность, надежность, скорость передачи сигналов и т.д.; семантическом - это передача смысла текста с помощью кодов и прагматическом - это насколько эффективно информация влияет на поведение объекта.

1.4. Информационные процессы

В процессе познания окружающего мира человек получает информацию с помощью своих органов чувств, но этого недостаточно для того, чтобы правильно ориентироваться в мире. На протяжении всей жизни человек вынужден не только получать, но и хранить информацию. В процессе общения с другими людьми человек передает и принимает информацию. Для достижения какой-либо цели люди вынуждены ее анализировать (находить общее, выявлять отличия, выделять взаимосвязи и закономерности, т.е. ее обрабатывать). Человек живет в мире информации и участвует во всевозможных информационных процессах.

Если спилить дерево, то по кольцам можно определить, сколько дереву лет, дождливым или засушливым был каждый год его жизни. Следовательно, дерево хранит информацию о своей жизни. Из желудя вырастает дубок, из пшеничного зерна – колос, а это значит, что в семенах хранится информация о растениях. Заучивая правило или стихотворение, мы сохраняем их в памяти. Книги, газеты, журналы хранят для нас с вами события прошлых лет.

Следовательно, в передаче информации участвуют две стороны:

• источником может быть как человек, так и устройство, которое передает информацию,

• приемник – человек или устройство, которое ее получает.

Одним из самых древних способов передачи является сообщение, отправленное с гонцом. Разговаривая, мы передаем друг другу информацию. По мере развития технического прогресса люди придумали много устройств для передачи информации: телевизор, радио, телеграф, телефон, ЭВМ.

1.5. Обработка информации

Эта фаза в современной информатике выполняется компьютером и часто включает хранение данных с использованием внешней памяти. Вследствие принципа программного управления обработка информации осуществляется в соответствии с программой, предварительно размещенной в памяти компьютера.

Рассмотрим процесс обработки информации на примере программы:

var CHISLO: integer;

input (CHISLO);

CHISLO:=CHISLO+1;                                                                        

write (CHISLO);        .

Пусть для этого исходного модуля сформирован загрузочный модуль, выполненный в условных машинных командах и размещенный в ОЗУ:

Сегментированный адрес в ОЗУ для команды	Содержимое адреса
0002:0008	-
0002:000А	128 0008
0002:000D	126 1
0002:000F	127 0008
0003:0002	124
0003:0003	125 0008
0003:0005	129 0008

где коды операций означают следующее:

Код операции	Объем	Действие
124	1б	сложить содержимое регистров АХ и СХ, результат – в регистре АХ
125	3б	поместить содержимое регистра АХ по адресу
126	2б	поместить константу в регистр АХ
127	3б	поместить содержимое адреса в регистр СХ
128	3б	ввод с клавиатуры с размещением по указанному адресу
129	3б	вывод на экран монитора данного, расположенного  по указанному адресу

Пусть начальным значением переменной CHISLO, вводимым с клавиатуры, является целое число 20. Тогда содержимое адресов и регистров, участвующих в обработке в соответствии с указанной  программой, приведено в таблице (при этом учитывались структура и принципы функционирования УУ и АЛУ, рассмотренные ранее):

Будучи одной из фаз предметного информационного процесса, обработка информации компьютером, в свою очередь, сама является информационным процессом, в реализации которого принимают участие структурные элементы компьютера, рассмотренные ранее:

• источником информации является программист, если выполняется отладка программы, или пользователь, если программа эксплуатируется. В качестве сигнала S1 выступают входные данные, например, значения переменной CHISLO. Носитель информации произволен;

• восприятие сигнала S1 инициируется при выполнении команды, соответствующей оператору input (CHISLO). Введенная с клавиатуры информация размещается в промежуточной буферной памяти УВв. Носитель сигнала S2 носит электронный характер;

• передача – введенная информация передается из буферной памяти по адресу основной памяти, указанному в загрузочном модуле для размещения соответствующей переменной. Например, для переменной CHISLO отведена область памяти размером 2 байта по адресу 0002:0008. Сигнал S3 носит электронный характер;

• обработка – выполняется процессором и заключается в выполнении оператора присваивания из  приведенной программы. Этому оператору соответствует код, по которому выполняются следующие действия:

• в регистр АХ помещается 1;

• в регистр СХ помещаются данные, расположенные по адресу 0002:0008, – это введенное при восприятии значение переменной CHISLO;

• содержимое регистров АХ и СХ складывается, результат помещается в регистр АХ;

• содержимое регистра АХ помещается по адресу 0002:0008, т.е. присваивается переменной CHISLO. При этом отведенная под переменную память может быть недостаточна для размещения результата, если, например, введенное значение было слишком большим. Тогда возникает ситуация переполнения. Таким образом, семантика сигнала S4 различается в зависимости от результатов вычислений:

• если вычисления корректны, то это значение переменной CHISLO, которое размещено по адресу 0002:0008, а потому носит электронный характер;

• если вычисления некорректны, тогда сигнал S4 – это диагностические сообщения о недостатке памяти для переменной. Также носит электронный характер;

• хранение – не выполняется, поскольку в программе отсутствуют команды по привлечению внешней памяти;

• передача – это перенос сигнала S4  от основной памяти компьютера к промежуточной буферной памяти УВыв, в роли которого выступает для нашей программы монитор. Инициируется оператором write (CHISLO), если обработка прошла корректно, или средствами ОС при наличии ошибки в программе. В любом случае выполняется средствами ОС и каналами сопряжения УВыв и других устройств компьютера. Сигналы S4  и S5 в таком случае тождественны по синтаксису и носителю, а различаются лишь местом нахождения;

• представление заключается в преобразовании сигнала S5 к виду, понятному и удобному потребителю. Выполняется УВыв, в роли которого в данном случае выступает монитор; тогда сигнал S6 – электронный;

• потребителем информации является:

• программист - в случае отладки. В роли сигнала S6 выступают:

• диагностические сообщения о наличии  ошибок в тексте программы, если обнаружены ошибки. Назначение программиста в этом случае – исправить исходный текст программы и заново отладить программу;

• результирующие данные;

• конечный пользователь – в случае эксплуатации программного продукта. Сигнал S6 - это результирующие данные.

1.6. Хранение информации

Хранение информации (данных) не является самостоятельной фазой в информационном процессе, а входит в состав фазы обработки. Однако, в силу важности организации хранения, данный материал вынесен в отдельный раздел. 

Различают структурированные данные, в которых отражаются отдельные факты предметной области (это основная форма представления данных в СУБД), и неструктурированные, произвольные по форме, включающие и тексты, и графику, и прочие данные. Эта форма представления данных широко используется, например, в Интернет-технологиях, а сами данные предоставляются пользователю в виде отклика поисковыми системами.

Организация того или иного вида хранения данных (структурированных или неструктурированных) связана с обеспечением доступа к самим данным. Под доступом понимается возможность выделения элемента данных (или множества элементов) среди других элементов по каким-либо признакам с целью выполнения некоторых действий над элементом. При этом под элементом понимается как запись файла (в случае структурированных данных), так и сам файл (в случае неструктурированных данных).

Для данных любого вида доступ осуществляется с помощью специальных данных, которые называются ключевыми (ключами). Для структурированных данных такие ключи входят в состав записей файлов в качестве отдельных полей записей. Для неструктурированных поисковые слова или выражения входят, как правило, в искомый текст. С помощью ключей выполняется идентификация требуемых элементов в информационном массиве (массиве хранения данных).

2. Информационные модели

2.1. Понятие и виды информационных моделей

Информационная модель - это отражение исследования части реального мира в виде информации. Для построения информационной модели необходимо пройти ряд стадий. Процесс, проводимый от "объекта познания" до "формальной конструкции", носит название "формализация", а обратный процесс - "интерпретация" - чаще всего используется в познании мира и обучении.

В основе информационного моделирования лежат три основных постулата:

1. Все состоит из элементов;

2. Элементы имеют свойства;

3. Элементы связаны между собой отношениями.

Объект, к которому применимы эти постулаты, может быть представлен информационной моделью.

Классификация информационных моделей

По способу описания:

• с помощью формальных языков (язык математики, таблицы, языки программирования, расширение естественного языка человека и т. д.),

• графическое (блок-схемы, диаграммы, графики и т. д.);

по цели создания:

• классификационные (древовидные, генеалогическое дерево, развитие природы по Дарвину, дерево каталогов в компьютере),

• динамические (как правило, строятся на основе решения дифференциальных уравнений и служат для решения задач управления и прогнозирования);

по природе моделируемого объекта:

• детерминированные (определенные), при которых известны законы, по которым изменяется или развивается объект,

• вероятностные (обработка статистической неопределенности и некоторых видов нечеткой информации).

Примеры информационных моделей: паспорт личности; личное дело работника; описание спортивной дисциплины или игры; структура государства и власти; экономическая модель развития общества; структурное построение языка и т. д.

2.2. Гипертекст

Под гипертекстом понимают систему информационных объектов, объединенных между собой направленными семантическими связями, образующими сеть. Каждый объект связывается с информационной панелью экрана, на которой пользователь может ассоциативно выбирать одну из связей.

Гипертекстовая технология предполагает перемещение от одних объектов к другим с учетом их смысловой, семантической связанности. Обработке информации по правилам формального вывода в гипертекстовой технологии соответствует запоминание пути перемещения по гипертекстовой сети. Пользователь сам определяет подход к изучению материала, учитывая свои индивидуальные способности, знания, уровень квалификации и подготовки.

Гипертекст содержит не только информацию, но и аппарат ее эффективного поиска. Структурно гипертекст состоит из информационного материала, тезауруса гипертекста, списка главных тем и алфавитного словаря.

Информационный материал подразделяется на информационные статьи, состоящие из заголовка статьи и текста. Заголовок содержит тему или наименование описываемого объекта. Информационная статья содержит традиционные определения и понятия, должна занимать одну панель и быть легко обозримой, чтобы пользователь мог понять, стоит ли ее внимательно читать или перейти к другим, близким по смыслу статьям. Текст, включаемый в информационную статью, может сопровождаться пояснениями, примерами, графиками, документами и видеоизображениями объектов реального мира. Ключевые слова для связи с другими информационными статьями должны визуально различаться.

Тезаурус гипертекста - это автоматизированный словарь, отображающий семантические отношения между лексическими единицами информационно-поискового языка и предназначенный для поиска слов по их смысловому содержанию.

Термин "тезаурус" был введен в XIII в. флорентийцем Брунетто Лотики для названия энциклопедии. С греческого языка этот термин переводится как сокровище, запас, богатство. Тезаурус гипертекста состоит из тезаурусных статей, каждая из которых имеет заголовок и список заголовков родственных тезаурусных статей, где указаны тип родства и заголовки тезаурусных статей. Заголовок тезаурусной статьи совпадает с заголовком информационной статьи и является наименованием объекта, описание которого содержится в информационной статье. Формирование тезаурусной статьи гипертекста означает индексирование текста.

Список главных тем содержит заголовки всех справочных статей, для которых нет ссылок с отношениями "род - вид", "часть - целое". Желательно, чтобы список занимал не более одной панели экрана.

Алфавитный словарь содержит перечень наименований всех информационных статей в алфавитном порядке.

Изучая информацию, представленную в виде гипертекста, пользователь может знакомиться с последовательностями блоков данных. Процесс выбора последовательностей этих блоков, т. е. методику вождения пользователя от одного объекта к другому, называют навигацией. При этом выделяют терминологическую навигацию - последовательное движение по терминам, друг из друга вытекающим, и тематическую навигацию, с помощью которой пользователь должен получить для чтения все статьи, необходимые для изучения нужной ему темы.

2.3. Компьютерное моделирование

Компьютерное моделирование является одним из эффективных методов изучения сложных систем. Компьютерные модели проще и удобнее исследовать в силу их возможности проводить т.н. вычислительные эксперименты, в тех случаях когда реальные эксперименты затруднены из-за финансовых или физических препятствий или могут дать непредсказуемый результат. Логичность и формализованность компьютерных моделей позволяет выявить основные факторы, определяющие свойства изучаемого объекта-оригинала (или целого класса объектов), в частности, исследовать отклик моделируемой физической системы на изменения ее параметров и начальных условий.

Построение компьютерной модели базируется на абстрагировании от конкретной природы явлений или изучаемого объекта-оригинала и состоит из двух этапов - сначала создание качественной, а затем и количественной модели. Компьютерное же моделирование заключается в проведении серии вычислительных экспериментов на компьютере, целью которых является анализ, интерпретация и сопоставление результатов моделирования с реальным поведением изучаемого объекта и, при необходимости, последующее уточнение модели и т. д.

Различают аналитическое и имитационное моделирование. При аналитическом моделировании изучаются математические (абстрактные) модели реального объекта в виде алгебраических, дифференциальных и других уравнений, а также предусматривающих осуществление однозначной вычислительной процедуры, приводящей к их точному решению. При имитационном моделировании исследуются математические модели в виде алгоритма(ов), воспроизводящего функционирование исследуемой системы путем последовательного выполнения большого количества элементарных операций.

К основным этапам компьютерного моделирования относятся:

• постановка задачи, определение объекта моделирования;

• разработка концептуальной модели, выявление основных элементов системы и элементарных актов взаимодействия;

• формализация, то есть переход к математической модели; создание алгоритма и написание программы;

• планирование и проведение компьютерных экспериментов;

• анализ и интерпретация результатов.

На первом этапе анализируется условие задачи, определяются исходные данные и результаты, устанавливается зависимость между величинами, рассматриваемыми в задаче. Некоторые задачи имеют множество способов решения, поэтому необходимо выбрать способ решения (сделать постановку задачи, составить модель задачи). Для этого необходимо определить математические соотношения между исходными данными и результатом. Выполнив перевод задачи на язык математики, получают математическую модель.

Второй этап заключается в составлении алгоритма решения задачи по выбранной модели.

На третьем этапе алгоритм записывается на языке программирования и полученная программа вводится в ЭВМ. Далее проводится отладка программы, т.е. поиск и ошибок. Различают логические и семантические ошибки. Семантические ошибки возникают, когда программист неправильно записывает конструкции языка программирования. Семантические ошибки отыскать легче, т. к. современные трансляторы языков программирования способны их выявить. Логические ошибки возникают, когда инструкции записаны правильно, но последовательность их выполнения дает неверный результат.

Далее проводится тестирование, которое заключается в запуске программы с использованием контрольных примеров - тестов. Тесты выбирают таким образом, чтобы при работе с ними программа прошла все возможные ветви алгоритма, поскольку на каждом из них могут быть свои ошибки.

После отладки и тестирования программа выполняется с реальными исходными данными и проводится анализ полученных результатов, т.е. сопоставление их с экспериментальными фактами, теоретическими воззрениями и другой информацией об изучаемом объекте. Если результаты работы программы не удовлетворяют пользователей по каким-либо параметрам, то производится уточнение модели. При уточнении модели правится алгоритм программы, снова проводятся отладка, тестирование, расчеты и анализ результатов. Так продолжается до тех пор, пока результаты работы программы не будут удовлетворять знаниям об изучаемом объекте.

Общая схема решения задач с помощью ЭВМ выглядит так:

2.4. Автоматизированная система управления

Автоматизированная система управления или АСУ — комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия. АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике, транспорте и т. п. Термин автоматизированная, в отличие от термина автоматическая подчеркивает сохранение за человеком-оператором некоторых функций, либо наиболее общего, целеполагающего характера, либо не поддающихся автоматизации.

Различают:

• Автоматизированная система управления технологическим процессом или АСУ ТП — решает задачи оперативного управления и контроля техническими объектами в промышленности, энергетике, на транспорте

• Автоматизированная система управления производством (АСУ П) — решает задачи организации производства, включая основные производственные процессы, входящую и исходящую логистику. Осуществляет краткосрочное планирование выпуска с учётом производственных мощностей, анализ качества продукции, моделирование производственного процесса. Для решения этих задач применяются MIS и MES-системы, а также LIMS-системы.

• Автоматизированная система управления предприятием или АСУП — Для решения этих задач применяются MRP, MRP II и ERP-системы. В случае если предприятием является высшее учебное заведение, имеет место АСУ ВУЗ.

• Автоматизированная система управления дорожным движением или АСУД — предназначена для управления транспортных средств и пешеходных потоков на дорожной сети города или автомагистрали

• Автоматизированная система управления уличным освещением («АСУ УО») — предназначена для организации автоматизации централизованного управления уличным освещением.

3. Информационные системы

3.1. Понятие и типы ИС

Термин информационная система (ИС) используется как в широком, так и в узком смысле.

В самом широком смысле информационная система есть совокупность технического, программного и организационного обеспечения, а также персонала, предназначенная для того, чтобы своевременно обеспечивать надлежащих людей надлежащей информацией.

Федеральный закон Российской Федерации от 27 июля 2006 г. N 149-ФЗ «Об информации, информационных технологиях и о защите информации» даёт следующее определение: «информационная система — совокупность содержащейся в базах данных информации и обеспечивающих ее обработку информационных технологий и технических средств».

По мнению одних авторов, ИС в широком смысле включает в себя персонал, её эксплуатирующий, по мнению других — нет.

В узком смысле информационной системой называют только подмножество компонент ИС в широком смысле, включающее базы данных, СУБД и специализированные прикладные программы.

В любом случае основной задачей ИС является удовлетворение конкретных информационных потребностей в рамках конкретной предметной области. Современные ИС де-факто немыслимы без использования баз данных и СУБД, поэтому термин «информационная система» на практике сливается по смыслу с термином «система баз данных».

Классификация информационных систем по архитектуре

По степени распределённости отличают:

• настольные (desktop), или локальные ИС, в которых все компоненты (БД, СУБД, клиентские приложения) работают на одном компьютере;

• распределённые (distributed) ИС, в которых компоненты распределены по нескольким компьютерам.

Распределённые ИС, в свою очередь, разделяют на

• файл-серверные ИС (ИС с архитектурой «файл-сервер»);

• клиент-серверные ИС (ИС с архитектурой «клиент-сервер»).

В файл-серверных ИС БД находится на сервере (файл-сервере), а СУБД и клиентские приложения находятся на рабочих станциях.

В клиент-серверных ИС БД и СУБД находятся на сервере, а на рабочих станциях находятся клиентские приложения.

В свою очередь, клиент-серверные ИС разделяют на двухзвенные и многозвенные.

В двухзвенных (two-tier) ИС всего два типа «звеньев»: сервер баз данных, на котором находятся БД и СУБД, и рабочие станции, на которых находятся клиентские приложения. Клиентские приложения обращаются к СУБД напрямую.

В многозвенных (multi-tier) ИС добавляются промежуточные «звенья»: серверы приложений (application servers). Пользовательские клиентские приложения не обращаются к СУБД напрямую, они взаимодействуют с промежуточными звеньями.

Классификация информационных систем по сфере применения

Поскольку ИС создаются для удовлетворения информационных потребностей в рамках конкретной предметной области, то каждой предметной области (сфере применения) соответствует свой тип ИС. Перечислять все эти типы не имеет смысла, так как количество предметных областей велико, но можно указать в качестве примера следующие типы ИС:

• Экономическая информационная система — информационная система, предназначенная для выполнения функций управления на предприятии.

• Медицинская информационная система — информационная система, предназначенная для использования в лечебном или лечебно-профилактическом учреждении.

• Географическая информационная система — информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных (пространственных данных).

Классификация информационных систем по охвату задач (масштабности)

• Персональная информационная система предназначена для решения некоторого круга задач одного человека.

• Групповая информационная система ориентирована на коллективное использование информации членами рабочей группы или подразделения.

• Корпоративная информационная система в идеале охватывает все информационные процессы целого предприятия, достигая полной согласованности, безызбыточности и прозрачности информационных процессов. Такие системы иногда называют системами комплексной автоматизации предприятия.

3.2. Базы данных

Базой данных является представленная в объективной форме совокупность самостоятельных материалов (статей, расчетов, нормативных актов, судебных решений и иных подобных материалов), систематизированных таким образом, чтобы эти материалы могли быть найдены и обработаны с помощью электронной вычислительной машины (Гражданский кодекс РФ, ст. 1260).

Существует множество других определений понятия «база данных», так или иначе сводящихся к понятию «совокупность хранимых данных». Однако большинство из них не позволяет отличить базу данных от объектов, которые базой данных заведомо не являются, например, от архивов документов, картотек, библиотек и т.п. Таким образом, база данных есть не просто совокупность хранимых данных (записей, документов, фактов и т.п.), но такая совокупность, которая обладает, по меньшей мере, тремя важными свойствами (признаками):

• База данных хранится и обрабатывается в вычислительной системе. Таким образом, любые внекомпьютерные хранилища информации (архивы, библиотеки и т. п.) базами данных не являются.

• Данные в базе данных хорошо структурированы (систематизированы). Под структурированностью в данном случае понимается явное выделение составных частей (элементов), связей между ними, а также типизация элементов и связей, при которой с каждым типом элемента или связи соотносится определённая семантика и допустимые операции. Чем ниже степень структурированности хранимых данных, тем в меньшей степени такое хранилище является базой данных.

• Структура базы данных обеспечивает эффективный поиск и обработку данных. Понятию БД удовлетворяет такая структура хранимых данных, которая явно специфицирована для программного обеспечения работы с БД и в максимальной степени повышает эффективность поиска данных и их обработки.

Из трёх перечисленных признаков только первый является строгим, а два других допускают различные трактовки и различные степени оценки. Не существует возможности строго формально определить, является ли некоторая совокупность данных на компьютере базой данных или нет. Можно лишь установить некоторую степень соответствия требованиям к БД, которая с ходом времени может меняться.

В такой ситуации не последнюю роль играет общепринятая практика. В соответствии с ней, например, не называют базами данных файловые архивы или электронные таблицы, несмотря на то, что они в некоторой степени обладают признаками БД. Принято считать, что эта степень в большинстве случаев недостаточна (хотя могут быть исключения).

Базой данных часто ошибочно называют систему управления базами данных. Необходимо различать хранимые данных (собственно БД) и программное обеспечение, предназначенное для организации и ведения базы данных (СУБД).

Классификация БД

Существует огромное количество разновидностей баз данных, отличающихся по различным критериям (например, в «Энциклопедии технологий баз данных» М.Р. Когаловского определяются свыше 50 видов БД).

Укажем только основные классификации.

По модели данных:

• Иерархические

• Сетевые

• Реляционные

• Многомерные

• Объектные

• Объектно-ориентированные

• Объектно-реляционные

По технологии хранения:

• БД во вторичной памяти (традиционные)

• БД в оперативной памяти (in-memory databases)

• БД в третичной памяти (tertiary databases)

По содержимому:

• Географические

• Исторические

• Научные

• Мультимедийные

• и т.д.

По степени распределённости:

• Централизованные (сосредоточенные)

• Распределённые

Отдельное место в теории и практике занимают пространственные (spatial), временные, или темпоральные (temporal) и пространственно-временные (spatial-temporal) БД.

Кроме того, особое значение уделяется так называемым очень большим БД (VLDB, very large databases), по которым существуют отдельные конференции и направления научных исследований.

3.3. СУБД

Систе́ма управле́ния ба́зами да́нных (СУБД) — специализированная программа (чаще комплекс программ), предназначенная для организации и ведения базы данных. Для создания и управления информационной системой СУБД необходима в той же степени, как для разработки программы на алгоритмическом языке необходим транслятор.

Основные функции СУБД

• управление данными во внешней памяти (на дисках);

• управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша;

• журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев;

• поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

Обычно современная СУБД содержит следующие компоненты:

• ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти и журнализацию,

• процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода,

• подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД

• а также сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.

Классификация СУБД

По модели данных

По типу управляемой базы данных СУБД разделяются на:

• Иерархические

• Сетевые

• Реляционные

• Объектно-реляционные

• Объектно-ориентированные

По архитектуре организации хранения данных

• локальные СУБД (все части локальной СУБД размещаются на одном компьютере)

• распределенные СУБД (части СУБД могут размещаться на двух и более компьютерах)

По способу доступа к БД

• Файл-серверные

В файл-серверных СУБД файлы данных располагаются централизованно на файл-сервере. Ядро СУБД располагается на каждом клиентском компьютере. Доступ к данным осуществляется через локальную сеть. Синхронизация чтений и обновлений осуществляется посредством файловых блокировок. Преимуществом этой архитектуры является низкая нагрузка на ЦП сервера, а недостатком — высокая загрузка локальной сети.

На данный момент файл-серверные СУБД считаются устаревшими.

Примеры: Microsoft Access, Paradox, dBase.

• Клиент-серверные

Такие СУБД состоят из клиентской части (которая входит в состав прикладной программы) и сервера (см. Клиент-сервер). Клиент-серверные СУБД, в отличие от файл-серверных, обеспечивают разграничение доступа между пользователями и мало загружают сеть и клиентские машины. Сервер является внешней по отношению к клиенту программой, и по надобности его можно заменить другим. Недостаток клиент-серверных СУБД в самом факте существования сервера (что плохо для локальных программ — в них удобнее встраиваемые СУБД) и больших вычислительных ресурсах, потребляемых сервером.

Примеры: Firebird, Interbase, IBM DB2, MS SQL Server, Sybase, Oracle, PostgreSQL, MySQL, ЛИНТЕР.

• Встраиваемые

Встраиваемая СУБД — библиотека, которая позволяет унифицированным образом хранить большие объёмы данных на локальной машине. Доступ к данным может происходить через SQL либо через особые функции СУБД. Встраиваемые СУБД быстрее обычных клиент-серверных и не требуют установки сервера, поэтому востребованы в локальном ПО, которое имеет дело с большими объёмами данных (например, геоинформационные системы).

3.4. Реляционные базы данных

Реляционная база данных — база данных, основанная на реляционной модели данных. Слово «реляционный» происходит от англ. relation (отношение). Для работы с реляционными БД применяют реляционные СУБД.

Реляционная модель данных — логическая модель данных, строгая математическая теория, описывающая структурный аспект, аспект целостности и аспект обработки данных в реляционных базах данных.

• Структурный аспект (составляющая) — данные в базе данных представляют собой набор отношений.

• Аспект (составляющая) целостности — отношения (таблицы) отвечают определенным условиям целостности. РМД поддерживает декларативные ограничения целостности уровня домена (типа данных), уровня отношения и уровня базы данных.

• Аспект (составляющая) обработки (манипулирования) — РМД поддерживает операторы манипулирования отношениями (реляционная алгебра, реляционное исчисление).

Кроме того, в состав реляционной модели данных обычно включают теорию нормализации.

Реляционная модель данных является приложением к задачам обработки данных таких разделов математики как теория множеств и формальная логика.

Термин «реляционный» означает, что теория основана на математическом понятии отношение (relation). В качестве неформального синонима термину «отношение» часто встречается слово таблица. Необходимо помнить, что «таблица» есть понятие нестрогое и неформальное и часто означает не «отношение» как абстрактное понятие, а визуальное представление отношения на бумаге или экране. Некорректное и нестрогое использование термина «таблица» вместо термина «отношение» нередко приводит к недопониманию. Наиболее частая ошибка состоит в рассуждениях о том, что РМД имеет дело с «плоскими», или «двумерными» таблицами, тогда как таковыми могут быть только визуальные представления таблиц. Отношения же являются абстракциями, и не могут быть ни «плоскими», ни «неплоскими».

Для лучшего понимания РМД следует отметить три важных обстоятельства:

• модель является логической, то есть отношения являются логическими (абстрактными), а не физическими (хранимыми) структурами;

• для реляционных баз данных верен информационный принцип: все информационное наполнение базы данных представлено одним и только одним способом, а именно — явным заданием значений атрибутов в кортежах отношений; в частности, нет никаких указателей (адресов), связывающих одно значение с другим;

• наличие реляционной алгебры позволяет реализовать декларативное программирование и декларативное описаний ограничений целостности, в дополнение к навигационному (процедурному) программированию и процедурной проверке условий.

Наиболее известными альтернативами реляционной модели являются иерархическая модель, и сетевая модель. Некоторые системы, использующие эти старые архитектуры, используются до сих пор. Кроме того, можно упомянуть об объектно-ориентированной модели, на которой строятся так называемые объектные СУБД, хотя однозначного и общепринятого определения такой модели нет.

Использование реляционных баз данных было предложено доктором Коддом из компании IBM в 1970 году.

4. ПК как средство автоматизации информационных процессов

4.1. Аппаратное обеспечение ПК

1.Микропроцессор

Самым главным элементом в компьютере, его “мозгом” является микропроцессор – электронная схема, выполняющая все вычисления и обработку информации. Скорость его работы во многом определяет быстродействие компьютера. А началось всё с появлением скромной по своим возможностям микросхемы Intel 4004 – первого микропроцессора, созданного в 1971г. командой во главе с талантливым изобретателем, доктором Тедом Хоффом.

Изначально эта микросхема предназначалась для микрокалькуляторов и была изготовлена по заказу японской фирмы. К счастью для всех нас, фирма эта обанкротилась. С этого момента и началась эпоха персональных компьютеров. Прошло несколько десятилетий. Ученые выявили закономерность, назвав её “законом Мура”: ЕЖЕГОДНО МОЩНОСТЬ МИКРОПРОЦЕССОРОВ УДВАИВАЕТСЯ!

На первый взгляд процессор это просто выращенный по специальной технологии кристалл кремния. Однако камешек этот содержит в себе множество отдельных элементов – транзисторов, которые в совокупности и наделяют компьютер способностью “думать”. Процессор состоит из нескольких важных деталей: собственно процессора – “вычислителя” и сопроцессора – специального блока для операций с “плавающей точкой” (или запятой). Применяется сопроцессор для особо точных и сложных расчётов, а также для работы с рядом графических программ.

2. Кэш-память

Кэш - память первого уровня – небольшая (несколько десятков килобайт) сверхбыстрая память, предназначена для хранения промежуточных результатов.

Кэш-память второго уровня – память чуть медленнее, зато больше – от 128 до 512Кб. Она может быть интегрирована на самом кристалле процессора, а может – отдельно, в виде дополнительного кристалла (как на процессорах Pentium II).

В настоящее время в компьютерах используются процессоры, разработанные фирмами Intel, AMD, Cyrix и IBM. Процессоры отличаются друг от друга двумя характеристиками: типом (моделью) и тактовой частотой. Чем выше тактовая частота, тем выше производительность и цена процессора. Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) выполняется за одну секунду. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц). Современные процессоры фирмы Intel достигают тактовой частоты в 1900 МГц (Pentium 4). Фирма, составляющая наибольшую конкуренцию им AMD, выпускает процессоры до 1400 МГц (AMD Thunderbird). В соответствие со стандартом PC2000 – на домашние компьютеры рекомендуется ставить процессор с тактовой частотой не ниже 500 МГц.

Следует заметить, что разные поколения процессоров выполняют одни и те же операции (например, деление или умножение) за разное число тактов. Чем выше поколение процессора, тем, как правило, меньше тактов требуется для выполнения одних и тех же операций. Например, процессор Intel Pentium II работает раза в два быстрее, чем процессор Intel CELERON с такой же тактовой частотой. За 20-ю историю массового развития компьютерного рынка сменилось семь поколений процессоров фирмы Intel: 8088, 286, 386, 486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium 4. Кроме того, в каждом поколении существует ещё и целая серия отличающихся друг от друга моделей. Например, в поколении Pentium II их три: “обычный” Pentium II, “облегчённый вариант” Celeron и сверхмощный Xeon, предназначенный для больших промышленных компьютеров. Однако процессоры фирмы Intel очень дороги, здесь и всплывает конкурент. При гораздо меньшей цене AMD предлагают микропроцессоры в некоторых параметрах обходящие микропроцессоры Intel. Например, AMD K7 Thunderbird 1000 МГц стоит 2947 руб., а процессор Intel Pentium III 1000 МГц стоит 6318 руб.!

3. Оперативная память

Оперативная память (RAM, ОЗУ) обеспечивает работу с программным обеспечением. Из неё процессор и сопроцессор (устройство, помогающее выполнять процессору сложные математические вычисления) берут программы и исходные данные для обработки. Характеристика оперативной памяти – объём, измеряемый в мегабайтах (Мб). Оперативная память выпускается в виде микросхем, собранных в специальные модули: SIMM, DIMM или новейший модуль RIMM. Каждый модуль может вмешать от 1 до 512 Мб. Лучшие модули памяти, поступающие на наш рынок, украшены лейблом Kingstone, Micron, Samsung. Конечно, “безымянные” модули собираются из таких же микросхем и стоят намного дешевле, но переплата нескольких десятков долларов за фирму себя окупает.

Чтобы компьютер работал, необходимо, чтобы в его оперативной памяти находились программа и данные. А попадают они туда из различных устройств компьютера. Таким образом, для компьютера необходим обмен информацией между оперативной памятью и внешними устройствами. Такой обмен называется вводом-выводом. Но этот обмен не происходит непосредственно: между любым внешним устройством и оперативной памятью в компьютере имеются два промежуточных звена:

4. Контроллеры и адаптеры

1) Для каждого внешнего устройства в компьютере имеется электронная схема (контроллер или адаптер), которая им управляет. Некоторые контроллеры (например, контроллер дисков) могут управлять сразу несколькими устройствами.

2) Все контроллеры и адаптеры взаимодействуют с процессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных, называемой шиной. Шина – системная плата, обеспечивающая ввод-вывод информации. Характеристикой шины является скорость обмена.

Основные типы шин (расположены в порядке улучшения характеристик): ISA, EISA, VESA, PCI, AGP. Разъёмы-“слоты” стандарта PCI. Родился он около 10 лет назад и сегодня является основным стандартом слотов для подключения дополнительных устройств. Разъёмы PCI – обычно самые короткие, белого цвета, разделенные своеобразной “перемычкой” на две неравные части. Ранее в слот PCI устанавливалась и видео карта, теперь для этой цели служит разъем AGP (Advanced Graphic Port). Это специальный, более быстрый с точки зрения пропускной способности слот. Остальные слоты в новые компьютеры не устанавливаются.

Для упрощения подключения устройств электронные схемы состоят из нескольких модулей – электронных плат. На основной плате компьютера – системной (материнской) – располагаются процессор, сопроцессор, оперативная память и шина. Схемы, управляющие внешними устройствами компьютера (контроллеры или адаптеры), находятся на отдельных платах вставляющихся в унифицированные разъёмы (слоты) на материнской плате. “Гнездо” для установки процессора: для каждого форм-фактора процессора существует свой тип материнской платы, как правило, несовместимый с другими процессорами. Так в гнездо для процессора Pentium III нельзя установить процессор AMD K7. И наоборот.

Итак, сегодня на рынке существует три материнских платы, для установки трёх разных классов процессоров:

• платы с разъёмом Slot 1 предназначены для процессоров фирмы Intel. Тип разъёма – слот (длинное щелевидное гнездо).

• платы с разъёмом Socket-370 предназначены для установки новых процессоров Celeron фирмы Intel (частота от 400 МГц). Тип разъёма – квадратное гнездо.

• платы с разъёмом Super Socket 7 (Socket A) предназначены для “альтернативных” процессоров фирм AMD, Cyrix, IBM и других. Тип разъёма – квадратное гнездо.

Одним из контроллеров, которые присутствуют во всех компьютерах, является контроллер портов ввода-вывода.

Типы портов:

• параллельные (LPT1-LPT4), к ним обычно присоединяют принтеры и сканеры;

• последовательные асинхронные порты (COM1-COM4), к ним подсоединяются мышь, модем и т. д.;

• игровой порт – для подключения джойстика;

• порт USB (USB 2) – недавняя разработка - порт с наивысшей скоростью ввода-вывода, к нему подключаются новые модели принтеров, сканеров, модемов, мониторов и т.д. Одним из его достоинств является возможность подключения целой цепочки устройств. Например, через один порт USB подключен принтер, через принтер подключен сканер и т.д.

Некоторые устройства могут подключать и к параллельным, и к последовательным портам, и к порту USB (USB 2). Самый быстрый обмен осуществляется через порт USB 2, затем USB, параллельные же порты выполняют ввод-вывод с большей скоростью, чем последовательные (за счет использования большего числа проводов в кабеле).

5. Видеоадаптер

Видеоадаптер (видеоконтроллер, видеокарта) предназначен для работы в графическом режиме. Главной задачей современной видеокарты является поддержка объёмной, трёхмерной графики (3D). Никогда не помешает и дополнительная возможность видеокарт – TV тюнер – приём телевизионного сигнала. Главной характеристикой является объём памяти. Современные графические приложения и игры требуют от видеокарты наличие как можно большего количества памяти (желательно 16, 32, а ещё лучше 64 Мб). Однако не все могут позволить купить себе даже 16 Мб видеокарту, поскольку цены на них остаются ещё достаточно высокими.

6. Жесткий диск

Жесткий диск (винчестер, HDD) – предназначен для постоянного хранения информации, используемой при работе компьютера: операционной системы, документов, игр и т.д. Основными характеристиками жесткого диска являются его емкость, измеряемая в гигабайтах (Гб), скорость чтения данных, среднее время доступа, размер кэш-памяти. Для современного домашнего компьютера необходим жесткий диск объёмом не менее 10 Гб. Информация хранится на одной или нескольких круглых пластинках с магнитным слоем, над которыми летают магнитные записывающие головки. Винчестеры подключаются к материнской плате с помощью специальных шлейфов-кабелей, каждый из которых рассчитан на два устройства.

7. Внутренний динамик

Внутренний динамик (PC Speaker) – устройство, предназначенное для вывода системных звуковых сообщений. Например, в начале загрузки компьютера происходит тестирование оборудования. Ниже приведена таблица звуковых сигналов, возникающих при самотестировании компьютера. Кроме того, внутренний динамик может использоваться некоторыми DOS программами и играми.

8. Звуковая карта

Звуковая карта – устройство, необходимое для редактирования и вывода звука, посредством звуковых колонок. Существуют 8, 16 и 20 разрядные (битные) карты. Для домашнего компьютера хватает 16 битной звуковой карты, поскольку 20 битные – профессиональные карты для программистов, занимающихся музыкой на компьютере, да и стоит такая карта намного дороже других.

9. Устройства CD

Устройство для чтения компакт-дисков (CD-ROM) предназначено для чтения записей на компакт-дисках. Достоинства устройства – большая емкость дисков, быстрый доступ, надежность, универсальность, низкая стоимость. Основное понятие, характеризующее работу данного устройства – скорость. Самые первые CD-ROM – 1-скоростные. Сейчас появились 52-скоростные CD-ROM. Что значит 52 скоростной привод? Это значит, что он читает данные в 52 раза быстрее самого первого 1 скоростного (150 Кб/с) CD-ROM. Следовательно, 52 умножаем на 150… 7800 килобайт в секунду! Главный недостаток стандартных дисководов CD-ROM – не возможность записи информации. Для этого необходимы другие устройства:

CD-R – дисковод с возможностью однократной записи информации на специальный диск, в России их называют “болванками”. Запись на эти диски осуществляется благодаря наличию на них особого светочувствительного слоя, выгорающего под воздействием высокотемпературного лазерного луча.

CD-RW – дисковод с возможностью многократной записи информации. Это устройство работает совершенно по другому принципу и совсем другими дисками, чем CD-R.

В последнее время всё большее распространение получает DVD-ROM – устройство, предназначенное для чтения дисков формата DVD.

10. BIOS (Basic Input - Output System)

BIOS (Basic Input - Output System) – базовая система ввода-вывода – микросхема, установленная на материнской плате. Именно здесь хранятся основные настройки компьютера. С помощью BIOS можно изменить скорость работы процессора, параметры работы для других внутренних и некоторых внешних устройств компьютера. BIOS – это первый и самый важный из мостиков, связующий между собой аппаратную и программную часть компьютера. Поэтому для современных BIOS немало важными особенностями является возможность её обновления, работы со стандартом Plag&Play (включи и работай), возможность загрузки компьютера с CD-ROM, сети и дисководов ZIP.

11. Внешние устройства ПК

Клавиатура – устройство, предназначенное для ввода в компьютер информации от пользователя. Современная клавиатура состоит из 104 укреплённых в едином корпусе клавиш.

Мышь – манипулятор для ввода информации в компьютер. Он необходим для работы с графическими пакетами, чертежами, при разработке схем и при работе в новых операционных системах. Основной характеристикой мыши является разрешающая способность, измеряемая в точках на дюйм (dpi). Неплохо иметь также специальный коврик под мышь, что обеспечивает её сохранность и долговечность. Самые простые и дешевые модели – оптико-механические. Более дорогие и надёжные модели “мышек” - оптические. А самым большим шиком считаются инфракрасные беспроводные мыши. Сочетания такого зверя с инфракрасной клавиатурой – верх компьютерного шика.

Монитор (дисплей) - устройство, предназначенное для вывода на экран текстовой и графической информации. От качества монитора зависит сохранность зрения и обще утомляемость при работе. Мониторы имеют стандартный размер диагонали в 14,15,17,19,20 и 21 дюйм. Однако в настоящее время мониторы с 14 дюймовым экраном не выпускают. Для домашнего компьютера вполне хватит монитора с 15 или 17 дюймовым экраном.

Принтер – устройство, предназначенное для вывода текстовой и графической информации на бумагу. Различают матричные, струйные и лазерные принтеры (расположены в порядке улучшения качества и скорости печати). Принтеры бывают цветные (струйные и лазерные) и черно-белые (матричные и лазерные).

Сканер – устройство для ввода в компьютер текстовой и графической информации. Сканеры бывают ручные, настольные и даже напольные. Ручные сканеры дешевле прочих, но качество и точность сканирования у них очень малы. Настольные планшетные сканеры позволяют достигать намного лучшего результата, но цена таких сканеров намного выше.

Плоттер – устройство, позволяющее выводить графическую информацию на бумагу или другие носители. Типовые задачи для плоттеров – выполнение различных чертежей, схем, рисунков, графиков, карт и т.п. Современные плоттеры классифицируются по формату использования бумаги и типу пишущего механизма. Цена плоттера и расходных материалов, как правило, достаточно высока. Но качество близко к полиграфическому и оправдывает все затраты.

Дигитайзер – приспособление для ввода графической информации в компьютер, а проще – для рисования. На планшете чувствительным к нажатию специального карандаша – стилуса. Изображение моментально с планшета переносится на экран монитора. В комплекте с дигитайзером поставляется 4-кнопочная “мышь”. Формат планшетов – от А4 до А0. Естественно, что данное устройство очень дорого для обычного пользователя. А вот для дизайнеров и художников-полиграфистов это устройство незаменимый помощник, быстро окупающий себя.

Модем (мо дулятор - дем одулятор)- устройство, позволяющее компьютеру выходить на связь с другим компьютером посредством телефонных линий. По своему внешнему виду и месту установки модемы подразделяются на внутренние (internal) и внешние (external). Внутренние модемы представляют собой электронную плату, устанавливаемую непосредственно в компьютер, а внешние - автономное устройство, подсоединяемое к одному из портов. Внешний модем стоит дороже внутреннего того же типа из-за внешней привлекательности и более легкой установки. Основной параметр в работе модема - скорость передачи данных. Она измеряется в bps (бит в секунду). Сегодня достаточно хорошим модемом считается модем со скоростью 33600 bps (около 230Kb в минуту). Также важными показателями в современных модемах является наличие режима коррекции ошибок и режима сжатия данных.

Первый режим обеспечивает дополнительные сигналы, посредством которых модемы осуществляют проверку данных на двух концах линии и отбрасывают немаркированную информацию, а второй сжимает информацию для более быстрой и четкой ее передачи, а затем восстанавливает ее на получающем модеме. Оба эти режима заметно увеличивают скорость и чистоту передачи информации, особенно в российских телефонных линиях.

Также существуют мировые стандарты скорости модема, сжатия данных и коррекции ошибок. Сейчас на мировом рынке модемов фактически правят 2 фирмы: ZyXEL и US Robotics. Они производят самые скоростные и самые качественные модемы. Очень дорогие суперсовременные модемы ZyXEL имеют возможность воспроизведения голоса, записанного в цифровом режиме и сжатия речевых сигналов, что позволяет использовать их в качестве автоответчиков. Также некоторые модели ZyXEL и US Robotics Courier снабжены переключателем речь/данные, встроенным тестированием, определителем номера и другими полезными функциями.

Последние годы спрос на модемы стал достаточно высок, т.к. они необходимы практически каждому работающему на компьютере человеку. Модемы позволяют достаточно быстро передавать с одного компьютера на другой пакеты документов и связываться по электронной почте, а также обеспечивают доступ в глобальные мировые сети.

Источник бесперебойного питания (ИБП) – устройство, предназначенное для защиты компьютера от скачков напряжения или отключения электроэнергии. Для надёжной работы компьютера ему необходимо устойчивое питание. Как показывает исследование фирмы IBM, за месяц практически каждый компьютер испытывает 128 нарушений электропитания – от скачков напряжения (которые могут привести к повреждению оборудования) до мгновенных и длительных понижений напряжения и отключения питания, которые могут вызвать потерю данных. ИБП при малейших колебаниях напряжения мгновенно переключает компьютер на аварийное питание от резервных батарей, позволяя продолжить работу при кратковременном отключении или корректно завершить работу при длительном отключении электроэнергии.

Конечно, ИБП не дёшевы, но они гораздо дешевле вашего оборудования и тем более той информации, которая хранится на ваших дисках. Лучшими в мире источниками бесперебойного питания считаются APC. Стоимость простых моделей от 2350руб.

4.2. Программное обеспечение ПК

Software - Программное обеспечение (совокупность необходимых программ для обработки различных данных)

Программа – последовательность команд, которую выполняет компьютер в процессе обработки данных.

Данные – это информация, представленная в форме, пригодной для её передачи и обработки с помощью компьютера (Данные – это информация, обрабатываемая в компьютере программным путем). Данные хранятся и обрабатываются на машинном языке - в виде последовательностей 0 и 1. 

Программы и данные хранятся во внешней памяти. Однако, для того чтобы компьютер мог выполнить программу по обработки данных, она должна находится в ОП (программа, управляющая работой компьютера, всегда находится в его внутренней памяти) Процессор последовательно считывает команды программы и необходимые данные из ОП, а затем записывает данные-результаты обратно в ОП или внешнюю память. В процессе работы процессор может запрашивать данные с устройств ввода информации и пересылать данные на устройства вывода.

Файл - наименьшая единица хранения информации, содержащая последовательность байтов и имеющая имя. т.е. Файл -это определенное количество информации, имеющее имя и хранящееся во внешней памяти.

Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой. Слева от точки - находится собственно имя файла (задает пользователь). Справа - формат файла (расширение; тип), которое указывает, какого рода информация хранится в данном файле. Формат устанавливает операционная система в зависимости от отго в какой программной среде создавался файл

форматы файлов:

• exe, com, bat   -  программы

• arj, zip, lzh,rar  -  сжатые файлы

• gif, pcx, bmp, jpeg  -  картинки (графика)

• html    - Web страницы

• txt, doc  - текстовый файл

• wav, mid  - звуковые файлы

• bas, pas  - тексты на  языках программирования Бейсик, Паскаль

• avi   - видеофильмы

Имя файла в ОС Windows может иметь до 255 символов, причем можно использовать русский алфавит.

В MS-DOS имя содержит до 8 символов (латинские буквы, цифры и знаки) и имеет ограничения в их использовании.

4.3. Архитектура персонального компьютера

Основная компоновка частей компьютера и связь между ними называется архитектурой. При описании архитектуры компьютера определяется состав входящих в него компонент, принципы их взаимодействия, а также их функции и характеристики.

Практически все универсальные ЭВМ отражают классическую неймановскую архитектуру, представленную на схеме. Эта схема во многом характерна как для микроЭВМ, так и для мини ЭВМ и ЭВМ общего назначения.

Рассмотрим устройства подробнее.

Основная часть системной платы — микропроцессор (МП) или CPU (Central Processing Unit), он управляет работой всех узлов ПК и программой, описывающей алгоритм решаемой задачи. МП имеет сложную структуру в виде электронных логических схем. В качестве его компонент можно выделить:

A) АЛУ - арифметико-логическое устройство, предназначенное для выполнения арифметических и логических операций над данными и адресами памяти;

Б) Регистры или микропроцессорная память - сверхоперативная память, работающая со скоростью процессора, АЛУ работает именно с ними;

B) УУ - устройство управления - управление работой всех узлов МП посредством выработки и передачи другим его компонентам управляющих импульсов, поступающих от кварцевого тактового генератора, который при включении ПК начинает вибрировать с постоянной частотой (100 МГц, 200-400 МГц). Эти колебания и задают темп работы всей системной платы;

Г) СПр - система прерываний - специальный регистр, описывающий состояние МП, позволяющий прерывать работу МП в любой момент времени для немедленной обработки некоторого поступившего запроса, или постановки его в очередь; после обработки запроса СПр обеспечивает восстановление прерванного процесса;

Д) Устройство управления общей шиной - интерфейсная система.

Для расширения возможностей ПК и повышения функциональных характеристик микропроцессора дополнительно может поставляться математический сопроцессор, служащий для расширения набора команд МП. Например, математический сопроцессор IBM-совместимых ПК расширяет возможности МП для вычислений с плавающей точкой; сопроцессор в локальных сетях (LAN-процессор) расширяет функции МП в локальных сетях.

Характеристики процессора:

• быстродействие (производительность, тактовая частота) — количество операций, выполняемых в секунду.

• разрядность — максимальное количество разрядов двоичного числа, над которыми одновременно может выполняться машинная операция.

Интерфейсная система - это:

• шина управления (ШУ) - предназначена для передачи управляющий импульсов и синхронизации сигналов ко всем устройствам ПК;

• шина адреса (ША) - предназначена для передачи кода адреса ячейки памяти или порта ввода/вывода внешнего устройства;

• шина данных (ШД) - предназначена для параллельной передачи всех разрядов числового кода;

• шина питания - для подключения всех блоков ПК к системе электропитания.

Интерфейсная система обеспечивает три направления передачи информации:

• между МП и оперативной памятью;

• между МП и портами ввода/вывода внешних устройств;

• между оперативной памятью и портами ввода/вывода внешних устройств. Обмен информацией между устройствами и системной шиной происходит с помощью кодов ASCII.

Память - устройство для хранения информации в виде данных и программ. Память делится прежде всего на внутреннюю (расположенную на системной плате) и внешнюю (размещенную на разнообразных внешних носителях информации).

Внутренняя память в свою очередь подразделяется на:

- ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) или ROM (read only memory), которое содержит - постоянную информацию, сохраняемую даже при отключенном питании, которая служит для тестирования памяти и оборудования компьютера, начальной загрузки ПК при включении. Запись на специальную кассету ПЗУ происходит на заводе фирмы-изготовителя ПК и несет черты его индивидуальности. Объем ПЗУ относительно невелик - от 64 до 256 Кб.

- ОЗУ (оперативное запоминающее устройство, ОП — оперативная память) или RAM (random access memory), служит для оперативного хранения программ и данных, сохраняемых только на период работы ПК. Она энергозависима, при отключении питания информация теряется. ОП выделяется особыми функциями и спецификой доступа:

• ОП хранит не только данные, но и выполняемую программу;

• МП имеет возможность прямого доступа в ОП, минуя систему ввода/вывода.

Логическая организация памяти — адресация, размещение данных определяется ПО, установленным на ПК, а именно ОС.

Кэш-память - имеет малое время доступа, служит для временного хранения промежуточных результатов и содержимого наиболее часто используемых ячеек ОП и регистров МП. Объем кэш-памяти зависит от модели ПК и составляет обычно 256 Кб.

Внешняя память. Устройства внешней памяти весьма разнообразны. Предлагаемая классификация учитывает тип носителя, т.е. материального объекта, способного хранить информацию.

НЖМД или «винчестеры» изготовлены из сплавов алюминия или из керамики и покрыты ферролаком, вместе с блоком магнитных головок помещены в герметически закрытый корпус. Емкость накопителей за счет чрезвычайно плотной записи достигает нескольких гигабайт, быстродействие также выше, чем у съемных дисков (за счет увеличения скорости вращения, т.к. диск жестко закреплен на оси вращения). Первая модель появилась на фирме IBM в 1973 г. Она имела емкость 16 Кб и 30 дорожек/30 секторов, что случайно совпало с калибром популярного ружья 30'730" «винчестер».

Контроллеры служат для обеспечения прямой связи с ОП, минуя МП, они используются для устройств быстрого обмена данными с ОП - НГМД, НЖД, дисплей и др., обеспечения работы в групповом или сетевом режиме. Клавиатура, дисплей, мышь являются медленными устройствами, поэтому они связаны с системной платой контроллерами и имеют в ОП свои отведенные участки памяти.

Порты бывают входными и выходными, универсальными (ввод - вывод), они служат для обеспечения обмена информацией ПК с внешними, не очень быстрыми устройствами. Информация, поступающая через порт, направляется в МП, а потом в ОП. Выделяют два вида портов:

• последовательный — обеспечивает побитный обмен информацией, обычно к такому порту подключают модем;

• параллельный — обеспечивает побайтный обмен информацией, к такому порту подключают принтер. Современные ПК обычно оборудованы 1 параллельным и 2 последовательными портами.

Видеомониторы — устройства, предназначенные для вывода информации от ПК пользователю. Мониторы бывают монохромные (зеленое или янтарное изображение, большая разрешающая способность) и цветные. Самые качественные RGB-мониторы, обладают высокой разрешающей способностью для графики и цвета. Используется тот же принцип электронной лучевой трубки как у телевизора. В портативных ПК используют электролюминесцентные или жидкокристаллические панели. Мониторы могут работать в текстовом и графическом режимах. В текстовом режиме изображение состоит из знакомест — специальных знаков, хранимых в видеопамяти дисплея, а в графическом изображение состоит из точек определенной яркости и цвета. Основные характеристики видеомониторов - разрешающая способность, число цветов, частота кадров фиксированная.

Принтеры — это устройства вывода данных из ЭВМ, преобразовывающие информационные ASCII-коды в соответствующие им графические символы и фиксирующие эти символы на бумаге. Принтеры - наиболее развитая группа внешних устройств, насчитывается более 1000 модификаций.

Принтеры бывают черно-белые или цветные по способу печати они делятся на:

• матричные — в этих принтерах изображение формируется из точек ударным способом, игольчатая печатающая головка перемещается в горизонтальном направлении, каждая иголочка управляется электромагнитом и ударяет бумагу через красящую ленту. Количество игл определяет качество печати (от 9 до 24), скорость печати 100-300 символов/сек, разрешающая способность 5 точек на мм;

• струйные — в печатающей головке имеются вместо иголок тонкие трубочки - сопла, через которые на бумагу выбрасываются мельчайшие капельки чернил (12 - 64 сопла), скорость печати до 500 символов/сек, разрешающая способность - 20 точек на мм;

• термографические — матричные принтеры, оснащенные вместо игольчатой печатающей головки головкой с термоматрицей, при печати используется специальная термобумага;

• лазерные — используется электрографический способ формирования  изображений,  лазер  служит  для  создания сверхтонкого светового луча, вычерчивающего на поверхности светочувствительного барабана контуры невидимого точечного электронного изображения. После проявления изображения порошком красителя (тонера), налипающего на разряженные участки, выполняется печать - перенос тонера на бумагу и закрепление изображения на бумаге при помощи высокой температуры. Разрешение у таких принтеров до 50 точек/мм, скорость печати - 1000 символов/сек.

Сканеры - устройства ввода в ЭВМ информации непосредственно с бумажного документа. Можно вводить тексты, схемы, рисунки, графики, фотографии и другую информацию. Файл, создаваемый сканером в памяти ЭВМ называется битовой картой. Существует два формата представления графической информации в ЭВМ:

• растровый — изображение запоминается в виде мозаичного набора множества точек на экране монитора, редактировать такие изображения с помощью текстовых редакторов нельзя, эти изображения редактируют в Corel Draw, Adobe PhotoShop;

• текстовый — информация идентифицируется характеристиками шрифтов, кодами символов, абзацев, стандартные текстовые процессоры предназначены для работы именно с таким представлением информации.

Битовая карта требует большого объема памяти, поэтому после сканирования битовые карты упаковывают с помощью специальных программ (PCX, GIF). Сканер подключается к параллельному порту.

4.4. Многообразие ОС

Операционные системы и история их развития

Среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютеров, особое место занимают операционные системы.
Операционная система - это программа, которая запускается сразу после включения компьютера и позволяет пользователю управлять компьютером.

Операционная система (ОС) управляет компьютером, запускает программы, обеспечивает защиту данных, выполняет различные сервисные функции по запросам пользователя и программ. Каждая программа пользуется услугами ОС, а потому может работать только под управлением той ОС, которая обеспечивает для нее услуги. Таким образом, выбор ОС очень важен, так как он определяет, с какими программами Вы сможете работать на своем компьютере. От выбора ОС зависит также производительность Вашей работы, стапень защиты данных, необходимые аппаратные средства и т. д. Однако, выбор операционной системы также зависит от технических характеристик (конфигурации) компьютера. Чем более современнее операционная система, тем она не только предоставляет больше возможностей и более наглядна, но также тем больше она предъявляет требований к компьютеру (тактовая частота процессора, оперативная и дисковая память, наличие и разрядность дополнительных карт и устройств). С тем, что такое операционные системы и их особенностями в целом, мы разобрались, теперь самое время приступить к более детальному, конкретному рассмотрению многообразия ОС, которое обычно начинается с рассмотрения краткой истории появления и развития.

Операционная система Multics

Итак, все началось в далеком 1965-м... Четыре года компания American Telegraph & Telephone Bell Labs совместно с фирмой General Electric и группой исследователей из Масачусетского технологического института творила проект Os Multics (также именуемый MAC - не путать с МасOS). Целью проекта было создание многопользовательской интерактивной операционной системы, обеспечивающей большое число пользователей удобными и мощными средствами доступа к вычислительным ресурсам.

Эта ОС основывалась на принципах многоуровневой защиты. Виртуальная память имела сегментно-страничную организацию, где с каждым сегментом связывался уровень доступа. Для того чтобы какая-либо программа могла вызвать программу или обратиться к данным, располагающимся в некотором сегменте, требовалось, чтобы уровень выполнения этой программы был не ниже уровня доступа соответствующего сегмента. Также впервые в Multics была реализована полностью централизованная файловая система. То есть, даже если файлы находятся на разных физических устройствах, логически они как бы присутствуют на одном диске. В директории же указан не сам файл, а лишь ссылка на его физическое местонахождение. Если вдруг файла там не оказывается, умная система просит вставить соответствующий девайс.

Помимо этого, в Multics наличествовал большой объем виртуальной памяти, что позволяло делать имэйджи файлов из внешней памяти в виртуальную. Увы, но все попытки наладить в системе относительно дружественный интерфейс провалились. Было вложено много денег, а результат был несколько иной, нежели хотелось ребятам из Bell Labs. Проект был закрыт. Кстати, участниками проекта значились Кен Томпсон и Денис Ритчи. Несмотря на то, что проект был закрыт, считается, что именно ОС Multics дала начало ОС Unix.

Операционная система Unix

Считается, что в появлении Юникса в частности виновата... компьютерная игра. Дело в том, что Кен Томпсон (смотрите фото слева) непонятно чего ради создал игрушку «Space Travel». Он написал ее в 1969 году на компьютере Honeywell-635, который использовался для разработки Multics. Но фишка в том, что ни вышеупомянутый Honeywell, ни имевшийся в лаборатории General Electric-645 не подходили для игрушки. И Кену пришлось найти другую ЭВМку - 18-разрядный компьютер РDР-7. Кен с ребятами разрабатывал новую файловую систему, дабы облегчить себе жизнь и работу. Ну и решил опробовать свое изобретение на новенькой машине. Опробовал. Весь отдел патентов Bell Labs дружно радовался.

Томпсону этого показалось мало и он начал ее усовершенствовать, включив такие функции как inodes, подсистему управления процессами и памятью, обеспечивающую использование системы двумя пользователями в режиме TimeSharing'а (разделения времени) и простой командный интерпретатор. Кен даже разработал несколько утилит под систему. Собственно, сотрудники Кена еще помнили, как они мучались над ОС Multics, поэтому в честь старых заслуг один из них - Брайан Керниган - решил назвать ее похожим именем - UNICS. Через некоторое время название сократили до UNIX (читается так же, просто писать лишнюю букву настоящим нрограммистам во все времена было лень). ОС была написана на ассемблере.

Вот мы и подбираемся к тому, что известно в мире как «Первая редакция UNIX». В ноябре 1971 года был опубликован первый выпуск полноценной доки по Юниксу. В соответствии с этим и ОС была названа «Первой редакцией UNIX». Вторая редакция вышла довольно быстро - меньше, чем через год. Третья редакция ничем особенным не отличалась. Разве что заставила Дениса Ритчи (смотрите фото слева) «засесть за словари», вследствие чего тот написал собственный язык, известный сейчас как С. Именно на нём была написана 4-я редакция UNIX в 1973 году. В июле 1974 года вышла 5-я версия UNIX. Шестая редакция UNIX (аkа UNIX V6), выпущенная в 1975 году, стала первым коммерчески распространяемым Юниксом. Большая ее часть была написана на С.

Позже была полностью переписана подсистема управления оперативной и виртуальной памятью, заодно изменили интерфейс драйверов внешних устройств. Все это позволило сделать систему легко переносимой на другие архитектуры и было названо «Седьмая редакция» (aka UNIX version 7). Когда в 1976 году в Университет Беркли попала «шестерка», там возникли местные юникс-гуру. Одним из них был Билл Джой.

Собрав своих друзей-программистов, Билли начал разработку собственной системы на ядре UNIX .Запихнув помимо основных функций кучу своих (включая компилятор Паскаля), он назвал всю эту сборную солянку Distribution (BSD 1.0). Вторая версия BSD почти ни чем не отличалась от первой. Третья версия BSD основывалась на переносе UNIX Version 7 на компьютеры семейства VAX, что дало систему 32/V, легшую в основу BSD 3.x. Ну, и самое главное - при этом был разработан стек протоколов ТСР/IР; разработка финансировалась Министерством Безопасности США.
Первая коммерческая система называлась UNIX SYSTEM III и вышла она в 1982 году. В этой ОС сочетались лучшие качества UNIX Version 7.
Далее Юниксы развивались примерно так:

Во-первых, появились компании, занимавшиеся коммерческим переносом UNIX на другие платформы. К этому приложила руку и небезызвестная Microsoft Corporation, совместно с Santa Cruz Operation произведшая на свет UNIX-вариацию под названием XENIX.

Во-вторых, Bell Labs создала группу по развитию Юникса и объявила о том, что все последующие коммерческие версии UNIX (начиная с System V) будут совместимы с предыдущими.

К 1984-му году был выпущен второй релиз UNIX System V, в котором появились: возможности блокировок файлов и записей, копирования совместно используемых страниц оперативной памяти при попытке записи (сору-on-write), страничного замещения оперативной памяти и т. д. К этому времени ОС UNIX была установлена на более чем 100 тыс. компьютеров.

В 1987-м году выпущен третий релиз UNIX System V. Было зарегистрировано четыре с половиной миллиона пользователей этой эпической операционной системы. Кстати, что касается Linux’а, то он возник лишь в 1990 году, а первая официальная версия ОС вышла лишь в октябре 1991 . Как и BSD, Linux распространялся с исходниками, чтобы любой пользователь мог настроить ее себе так, как ему хочется. Настраивалось практически ВСЕ, чего не может себе позволить, например, Windows 9x.

Операционная система DOS

ДОСы были всегда. Первые - от IВМ, году в 1960-х, они были весьма ограничены функционально. Нормальные, дошедшие и до наших времен, и пользовавшиеся относительной известностью, ведут свой счет с QDOS.

Эта менее длинная история, нежели развитие UNIX, началась в 1980 году в фирме Seattle Computer Products. Первоначально названная QDOS, ОС была модифицирована и, переименовавшись к концу года в MS-DOS, была продана нашей всенародно любимой Microsoft. Корпорация IВМ поручила Microsoft работу над ОС для новых моделей компьютеров «Голубого Гиганта» - IВМ-РС. В конце 1981 года вышла первая версия новой ОС - РС-DOS 1.0. Проблема операционной системы была в том, что под каждую конкретную машину ее приходилось настраивать заново. РС-DOS'ом занялась сама IВМ, а Микрософту досталась ее собственная модификация, именуемая MS-DOS. В 1982-м одновременно появились РС-DOS и МS-DOS версии 1.1 с некоторыми добавленными и расширенными возможностями. К 1983-му году были разработаны версии 2.0, в которых появилась поддержка винчестеров, а также улучшенная система администрирования файлов. Третья версия MS-DOS, выпущенная в 1984-м году, дала лишь некоторые улучшения. Последующие версии были направлены на управление базовой и виртуальной памятью вплоть до версии 6.22, после которой появилась жутко урезанная 7.0, входящая в состав какой-то из Windows 9х. Больше Microsoft DOS'ами не занималась.

А тем временем, MS-DOS не умирала. Последняя версия включала в себя практически все, что могла МS-DOS 6.22 плюс такие функции, как средства резервного копирования и восстановления поврежденных данных, встроенные в систему средства антивирусного контроля, обеспечение синхронизации файлов на двух компьютерах и т. д. Еще из ДОСов была такая штука, как РТS-DOS производства одной из российских физических лабораторий. Последняя ее версия означена как 6.65. Но самой необычной является DR-ОреnDos 7.02. Изначально эту OC разрабатывала Digital Research, но потом по каким-то причинам от нее отказалась и продала ее компании Novell. Новелл встроил в нее свои сетевые штучки и продал дальше - фирме CALDERA, которая дополнила DR-DOS средствами доступа в Интернет и сейчас распространяет ее бесплатно.

Операционная система OS/2

Все началось с OC VM (Virtual Machine), что вышла в 1972 году. Выпущенный тогда продукт назывался VM/370 и был предназначен для поддержания сервера для определенного количества пользователей. Эта ОС, давно отметившая свой 25-летний юбилей, по истории которой можно изучать развитие технологий IВМ в области серверных операционных систем и сетевых решений, является надежной и мощной базой для организации корпоративной информационно-вычислительной cистемы, ориентированной на многопользовательскую среду крупной современной фирмы.

Система VM/ESA очень эффективно использует возможности аппаратного обеспечения и несколько менее требовательна к вычислительным ресурсам компьютера по сравнению с OS/390, что делает ее хорошим вариантом для использования в качестве платформы для корпоративной системы, информационного сервера крупной организации или сервера в Интернете. Позже IBM организовала совместный проект компаний Microsoft и IВМ, нацеленный на создание операционной системы, лишенной недостатков. Первая версия 0S/2 вышла в конце 1987 года. Она была в состоянии использовать развитые вычислительные возможности процессора и обладала средствами обеспечения связи с большими машинами фирмы IВМ. В 1993 году фирма IВМ выпустила 0S/2 2.1, полностью 32-разрядную систему, обладавшую способностью выполнять приложения, созданные для Windows, имевшую высокую производительность и поддерживающую большое количество периферийных устройств.

В 1994 году вышла 0S/2 WARP 3. В этой реализации, помимо дальнейшего повышения производительности и снижения требований к аппаратным ресурсам, появилась поддержка работы в Интернете. Сейчас же из последних версий следует отметить лишь 0S/2 Warp4, способная работать с 64-разрядными процессорами. Кроме того, в ней довольно полно представлены средства взаимодействия с Интернетом, позволяющие 0S/2 выполнять не только клиентские программы, но и выступать в качестве веб-сервера.

Начиная с третьей версии, фирмой IВМ поставляются локализованные версии 0S/2 для России. Пройдя довольно большой и сложный путь, эта ОС для персональных компьютеров обладает сегодня такими особенностями, как реальная многозадачность, продуманные и надежные подсистемы управления памятью и администрирования процессов, встроенная поддержка работы в сети и дополнительные функции сетевого сервера, мощный язык программирования REXX, предназначенный для решения задач системного администрирования. Перечисленные возможности позволяют использовать 0S/2 в качестве операционной системы для мощных рабочих станций или сетевых серверов.

Операционная система Windows

Windows была, наверное, первой операционной системой, которую Биллу Гейтсу никто не заказывал, а разрабатывать ее он взялся на свой страх и риск. Что в ней такого особенного? Во-первых, графический интерфейс. Такой на тот момент был только у пресловутой Мас 0S. Во-вторых, многозадачность. В общем, в ноябре 1985 вышла Windows 1.0. Основной платформой ставились 286-е машины.

Ровно через два года, в ноябре 87-го вышла Windows 2.0, через полтора года вышла 2.10. Ничего особенного в них не было. И вот, наконец, революция! Май 1990-го года, вышла Windows 3.0. Чего там только не было: и ДОС-приложения выполнялись в отдельном окне на полном экране, и Сору-Paste работал для обмена с данными ДОС - приложений, и сами Винды работали в нескольких режимах памяти: в реальном (базовая 640 Кб), в защищенном и расширенном. При этом можно было запускать приложения, размер которых превышает размер физической памяти. Имел место быть и динамический обмен данными (DDE). Через пару лет вышла и версия 3.1, в которой уже отсутствовали проблемы с базовой памятью. Также была введена новомодная функция, поддерживающая шрифты True Туре. Обеспечена нормальная работа в локальной сети. Появился Drag&Drop (перенос мышкой файлов и директорий). В версии 3.11 была улучшена поддержка сети и введено еще несколько малозначительных функций. Параллельно вышла Windows NT 3.5, которая была на тот момент сбором основных сетевых примочек, взятых из 0S/2.

В июне 1995 вся компьютерная общественность была взбудоражена сообщением Microsoft о релизе в августе новой операционной системы, существенно иной, нежели Windows 3.11.

24 августа - дата официального релиза Windows 95 (другие названия: Windows 4.0, Windows Chicago).Теперь это была не просто операционная среда - это была полноценная операционная система. 32-битное ядро позволяло улучшить доступ к файлам и сетевым функциям. 32-битные приложения были лучше защищены от ошибок друг друга, имелась и поддержка многопользовательского режима на одном компьютере с одной системой. Множество отличий в интерфейсе, куча настроек и улучшений.

Чуть позже вышла новая Windows NT с тем же интерфейсом, что и 95-е. Поставлялась в двух вариантах: как сервер и как рабочая станция. Системы Windows NТ 4.x были надежны, но не столько потому, что у Microsoft проснулась совесть, сколько потому, что NТ писали программисты, когда-то работавшие над VАХ/VMS.

В 1996-м году вышла Windows-95 OSR2 (это расшифровывается как Open Service Relase). В дистрибутив входил Internet Explorer 3.0 и какая-то древняя версия Outlook’а (тогда называемая просто Exchange). Из основных функций - поддержка FАТ32, улучшенный инициализатор оборудования и драйверов. Некоторые настройки (в том числе и видео) можно менять без перезагрузки. Имелась и встроенная DOS 7.10 с поддержкой FАТ32.

Год 1998. Вышла Windows-98 со встроенным Internet Explorer 4.0 и Outlook. Появился так называемый Active Desktop. Улучшена поддержка универсальных драйверов и DirectX. Встроена поддержка нескольких мониторов. Опционально можно было добавить замечательную утилиту по переводу жестких дисков из FАТ16 в FАТ32. Встроенный DOS датировался все тем же 7.10.

Через год вышла Windows 98 Special Edition. С оптимизированным ядром. Internet Explorer добрался до версии 5.0, который по большому счету мало чем отличался от 4.x. Интеграция с Всемирной Паутиной, заключающаяся в поставке нескольких слабеньких утилит типа FrontPage и Web Publisher. DOS был все тем же - 7.10.

Год 2000. Выходит полная версия Windows Millenium. Интернет Explorer стал версией 5.5, DOS вроде умер, но умные лица утверждают, что он был, но назывался 8.0. Досовские приложения просто игнорируются. Интерфейс улучшился за счет графических функций и акселерации всего, что может двигаться (включая курсор мышки), плюс пара сетевых функций. Ну и совсем недавно, можно сказать в наше время вышли ОС Windows NT Professional , Windows XP, Windows VISTA и Windows 7.

4.5. Программные средства защиты информации

Программными называются средства защиты данных, функционирующие в составе программного обеспечения. Среди них можно выделить и подробнее рассмотреть следующие:

• средства архивации данных;

• антивирусные программы;

• криптографические средства;

• средства идентификации и аутентификации пользователей;

• средства управления доступом;

• протоколирование и аудит.

Как примеры комбинаций вышеперечисленных мер можно привести:

• защиту баз данных;

• защиту информации при работе в компьютерных сетях.

Средства архивации информации

Иногда резервные копии информации приходится выполнять при общей ограниченности ресурсов размещения данных, например владельцам персональных компьютеров. В этих случаях используют программную архивацию. Архивация это слияние нескольких файлов и даже каталогов в единый файл — архив, одновременно с сокращением общего объема исходных файлов путем устранения избыточности, но без потерь информации, т. е. с возможностью точного восстановления исходных файлов. Действие большинства средств архивации основано на использовании алгоритмов сжатия, предложенных в 80-х гг. Абрахамом Лемпелем и Якобом Зивом. Наиболее известны и популярны следующие архивные форматы:

• ZIP, ARJ для операционных систем DOS и Windows;

• TAR для операционной системы Unix;

• межплатформный формат JAR (Java ARchive);

• RAR (все время растет популярность этого нового формата, так как разработаны программы позволяющие использовать его в операционных системах DOS, Windows и Unix).

Пользователю следует лишь выбрать для себя подходящую программу, обеспечивающую работу с выбранным форматом, путем оценки ее характеристик – быстродействия, степени сжатия, совместимости с большим количеством форматов, удобности интерфейса, выбора операционной системы и т.д. Список таких программ очень велик – PKZIP, PKUNZIP, ARJ, RAR, WinZip, WinArj, ZipMagic, WinRar и много других. Большинство из этих программ не надо специально покупать, так как они предлагаются как программы условно-бесплатные (Shareware) или свободного распространения (Freeware). Также очень важно установить постоянный график проведения таких работ по архивации данных или выполнять их после большого обновления данных.

Антивирусные программы

Это программы разработанные для защиты информации от вирусов. Неискушенные пользователи обычно считают, что компьютерный вирус - это специально написанная небольшая по размерам программа, которая может "приписывать" себя к другим программам (т.е. "заражать" их), а также выполнять нежелательные различные действия на компьютере. Специалисты по компьютерной вирусологии определяют, что ОБЯЗАТЕЛЬНЫМ (НЕОБХОДИМЫМ) СВОЙСТВОМ КОМПЬЮТЕРНОГО ВИРУСА является возможность создавать свои дубликаты (не обязательно совпадающие с оригиналом) и внедрять их в вычислительные сети и/или файлы, системные области компьютера и прочие выполняемые объекты. При этом дубликаты сохраняют способность к дальнейшему распространению. Следует отметить, что это условие не является достаточным т.е. окончательным. Вот почему точного определения вируса нет до сих пор, и вряд ли оно появится в обозримом будущем. Следовательно, нет точно определенного закона, по которому “хорошие” файлы можно отличить от “вирусов”. Более того, иногда даже для конкретного файла довольно сложно определить, является он вирусом или нет.

5. Компьютерные технологии представления информации

5.1. Позиционные и непозиционные системы счисления

Теоретической основой кодирования чисел является подробным образом развитая в математике теория систем счисления. Система счисления — это способ записи чисел с помощью фиксированного числа знаков. Последние имеют общепринятое название — цифры.

Системы счисления весьма разнообразны. Прежде всего, они делятся на позиционные и непозиционные. Позиционной называется система счисления, в которой количественный эквивалент цифры зависит от ее положения в записи числа; в противном случае система является непозиционной. Большинство используемых на практике систем позиционно, поскольку именно для них обеспечивается наиболее простая арифметика.

В частности, используемая в быту система представления чисел позиционная (сравните значение цифры 2 в записи чисел 132 и 123!). Что же касается непозиционных систем, то сюда относятся хорошо известный римский способ записи чисел, а также унарная система, с которой вы, вероятно, встречались в первом классе (вспомните счетные палочки!).

В основе большинства систем счисления лежит принцип разложения по степеням некоторого целого числа² , которое называется основанием системы счисления. Для используемой в быту системы основанием служит число 10 и его степени (сотни, тысячи и т.д.); математики называют ее десятичной, или системой счисления с основанием 10. Попутно заметим, что для построенных рассматриваемым традиционным способом систем счисления основание равняется количеству различных цифр, требуемых для изображения произвольных чисел.

Важно понимать, что десятичная система счисления лишь одна из возможных и не имеет никаких принципиальных преимуществ перед системами с другими основаниями. Например, двенадцатеричная денежная система значительно удобнее десятичной: английский шиллинг удается поровну разделить между двумя, тремя, четырьмя, шестью и двенадцатью людьми, тогда как 10 рублей справедливо распределяется только на двоих, пятерых или десятерых.

Для производства электронной вычислительной техники значительное удобство представляет двоичная система. Для инженеров существенно проще создать электронные элементы с двумя устойчивыми состояниями, соответствующими базовым цифрам системы 0 и 1. Кроме того, все арифметические и логические (булевские) операции наиболее просто реализовываются именно на двоичной основе, а их теория разработана в мельчайших деталях. Заметим, что на преимущества двоичной системы при разработке ЭВМ Джон фон Нейман указывал в своей классической работе еще в 1946 году.

Кроме перечисленных достоинств, двоичная система имеет, конечно, и недостатки, среди которых в первую очередь необходимо назвать необходимость перевода данных из “человеческой” (десятичной) системы счисления в “машинную” (двоичную) и обратно, а также громоздкость записи двоичных чисел. Рассмотрим названные проблемы подробнее.

Поскольку с математической точки зрения системы счисления с любыми основаниями равноправны, существует единый алгоритм перевода чисел из одной системы счисления в другую. Он заключается в последовательном делении рассматриваемого числа на основание системы счисления. К сожалению, алгоритм требует проведения арифметических действий в той системе счисления, в которой представлено исходное число, поэтому удобен лишь для перевода из десятичной системы в произвольную, но не наоборот.

Частным случаем указанного выше способа является перевод из десятичной системы счисления в двоичную, который нужен, чтобы узнать представление в компьютере произвольного десятичного числа. Опуская подробности , напомним, как выглядит процесс перевода числа 20₁₀ в двоичный код:

Остается “собрать” итоговое двоичное число из остатков от деления, не забывая при этом, что старшие разряды получаются всегда позднее, чем младшие. В итоге получим: (20)₁₀ = (10100)₂.

Что касается обратного перевода из двоичной системы в десятичную, то универсальный алгоритм деления на основание системы здесь также возможен, но, как уже говорилось, его непосредственная арифметическая реализация неудобна. Поэтому на практике используется иной алгоритм, базирующийся на другом универсальном свойстве, о котором уже упоминалось в связи с определением основания системы счисления. Речь идет о том, что запись произвольного числа в любой системе счисления суть его разложение по степеням основания. Для интересующего нас сейчас случая двоичной системы вычисления будут выглядеть, например, так:

(10100)₂ = 1 x 2⁴ + 0 x 2³ + 1 x 2² + 0 x 2¹ + 0 x 2⁰ = 16 + 4 = (20)₁₀.

Подчеркнем, что в приведенных выше примерах рассматривалась связь десятичной системы именно с двоичной только потому, что последняя применяется в компьютерах. С математической точки зрения, вместо двоичной можно взять систему с любым другим основанием.

Обратимся теперь к проблеме громоздкости двоичного кода. Если посмотреть на двоичное число, представляющее собой представление некоторого десятичного с весьма умеренным числом цифр (например, трех- или четырехзначного числа), то обнаружится, что выглядит это чрезмерно длинно. Более того, длинная “однообразная” цепочка из нулей и единиц очень плохо воспринимается глазами. Чтобы облегчить ситуацию, для более компактной записи используется восьмеричная или шестнадцатеричная система счисления. Особенностью данных оснований является тот факт, что и 8, и 16 есть степени двойки, а значит, перевод между ними и двоичной системой максимально прост. Учитывая, что 8 = 2³, а 16 = 2⁴, получаем, что каждая восьмеричная цифра объединяет ровно 3 двоичных разряда, а шестнадцатеричная — 4.

Отсюда немедленно следует алгоритм перевода из двоичной системы в восьмеричную (шестнадцатеричную):

• сгруппировать двоичные разряды справа налево по три (четыре); если в старшей (т.е. самой левой) группе битов не хватает, их можно дополнить слева незначащими нулями;

• заменить каждую из полученных групп соответствующей ей восьмеричной (шестнадцатеричной) цифрой.

Например:

11010₂ = 0001 1010 = 1A₁₆.

Обратный переход еще проще: достаточно каждую восьмеричную (шестнадцатеричную) цифру заменить ее двоичным представлением, дополняя его при необходимости до трех (четырех) двоичных цифр нулями слева.

Для облегчения процессов перевода удобно составить таблицу соответствия между восьмеричными или шестнадцатеричными цифрами и их двоичными кодами.

Остается обсудить вопросы, связанные с двоичной арифметикой. Отметим, что арифметические действия в системах счисления с любыми основаниями производятся по одинаковым правилам. Единственное отличие состоит в том значении, при превышении которого возникает перенос в следующий разряд. В общепринятой десятичной системе “критическое” значение равно 10 (вспомните: “8 + 7 = 15, 5 пишем, 1 в уме”).
В двоичной системе, где нет никаких цифр, кроме 0 и 1, перенос наступает, когда в разряде получается результат, равный 2 (или больше). Нетрудно сообразить, что минимальное значение, при котором возникает перенос, равно количеству цифр и, следовательно, основанию системы счисления.

В свете последнего вывода можно сформулировать правила арифметических операций, которые не зависят от применяемой системы счисления. Покажем, как это сделать на примере сложения.

Сложение двух чисел в системе счисления с основанием N осуществляется поразрядно от младших разрядов к старшим (“справа налево”, если смотреть на запись числа). Когда сумма данного разряда S не превышает значения N, результат сложения является окончательным. Если же S N, то происходит перенос в старший (“более левый”) разряд, причем каждая единица переноса уменьшает значение S на величину N.

Можно сформулировать аналогичные правила и для остальных арифметических операций. После этого достаточно положить N = 2, и мы получим правила арифметики для двоичной системы.

или в десятичной системе 6 + 10 = 16

Для выполнения арифметических операций (сложение, вычитание, умножение, деление) в системе счисления с основанием P необходимо иметь соответствующие таблицы сложения и умножения. Для P = 2 таблицы представлены ниже.

5.2. Представление текстовой информации

Для представления текстовой информации в компьютере или для ее кодирования используют специальные кодовые таблицы. В таких таблицах с каждым символом сопоставляется число. Примером может служить таблица ASCII кодов.

Кодирование, при котором с каждым символом алфавита сопоставляется код, называется алфавитным кодированием.

Заметим, что таблица ASCII кодов стандартизирует только первые коды с 32 по 127. Эти коды являются стандартными и обязательными для всех стран и всех компьютеров, а во второй половине (128–255) каждая страна может создавать свой стандарт – национальный.

В конце 80-х годов прошлого века многие осознали необходимость создания единого стандарта на кодирование символов, учитывающего национальные стандарты, что и привело к появлению Unicode. Этот стандарт использует для кодирования 65536 кодов символов, в отличие от 256, принятого в стандарте ASCII, что оказывается достаточным для всех существующих языков, математических символов и других знаков. Первые 256 индексов используется для совместимости со стандартом ASCII.

5.3. Представление графики

Любое изображение на мониторе компьютера представляет собой набор светящихся точек (пикселей). Качество картинки, которую мы видим на мониторе, напрямую зависит от разрешения и количества цветов. На рисунке вы видите, как изменяется картинка, с уменьшением разрешения.

Пиксель (pixel) – сокращение от «picture element» – «элемент рисунка». Пиксель это минимальный блок информации на экране монитора, наименьшая из составляющих изображения.

Разрешение – количество пикселей по горизонтали и вертикали.

Рисунок 1. Изображение с различным разрешением.

Так происходит потому, что при оцифровке часть информации теряется. Для того чтобы понять, почему так происходит. Рассмотрим процесс оцифровки подробнее. Пусть черно-белое изображение, представленное на рисунке, нужно показать на гипотетическом мониторе, имеющем по 8 пикселей по оси X и 8- по оси Y соответственно. Тогда исходную картинку (слева) нужно разбить на 64 областей, как показано на рисунке 2 (в центре). Далее, цвет пикселей в каждой из областей усредняется (с учетом двух цветов: белого и черного), в результате чего, мы получим «размытый» рисунок меньшего качества. Каждая область, показанная на рисунке 2 (справа), и представляет собой пиксель на нашем гипотетическом мониторе.

Процесс усреднения происходит следующим образом, если большинство пикселей в области черные, то цвет всей области будет черным и наоборот.

Рисунок 2. Искажение изображения при оцифровке.

Цветные картинки на мониторе мы видим благодаря смешению трех составляющих цвета: красной, зеленой и голубой. Яркость каждой составляющей меняется от 0 до 255, благодаря чему при их смешении мы можем видеть более 16 миллионов цветов.

Когда графическое изображение представлено в виде таблицы, в каждой ячейке которой хранится информация о яркости пикселя, составляющего картинку, то говорят о растровой графике.

На рисунке 3 представлено, как искажаются цвета картинки, если в палитре около 16 миллионов цветов (левая картинка), если 256 цветов (центральная картинка), и если 16 цветов (правая картинка).

Рисунок 3. Искажение цвета при оцифровке.

5.4. Представление звуковой информации

В аналоговой форме звук представляет собой волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. При преобразовании звука в цифровую дискретную форму производится временная дискретизация, при которой в определенные моменты времени амплитуда звуковой волны измеряется и квантуется, т.е. ей присваивается определенное значение из некоторого фиксированного набора. Данный метод называется еще импульсно-кодовой модуляцией PCM (Pulse Code Modulation).

Преобразование непрерывной звуковой волны в последовательность звуковых импульсов различной амплитуды производится с помощью аналого-цифрового преобразователя размещенного на звуковой плате. Современные 16-битные звуковые карты обеспечивают возможность кодирования 65536 различных уровней громкости или 16-битную глубину кодирования звука. Качество кодирования звука зависит и от частоты дискретизации - количества измерений уровня сигнала в единицу времени. Эта величина может принимать значения от 8 до 48 кГц.

Пример. Оцените информационный объем высококачественного стереоаудиофайла длительностью звучания 1 секунда, если "глубина" дискретизации 16 бит, а частота 24 кГц.

Информационный объем звукового файла длительностью в 1 секунду равен: 16 бит *24 000 = 384000 бит 47 Кбайт. Соответственно, чтобы узнать информационный объем файла, длительностью 1 минуту, нужно умножить полученное число на 60.

5.5. Форматы файлов

Термин формат файла (или тип файла) используется для описания структуры данных, записанных в компьютерном файле.

Так как файл представляет собой просто последовательность байтов (по сути - последовательность нулей и единиц), компьютерные программы, сохраняющие данные в файле, должны как-то преобразовывать обрабатываемую ими информацию в последовательность байтов и наоборот (в ООП эти операции называются, соответственно, «сериализацией» и «десериализацией»). Алгоритм этого преобразования, а также соглашения о том, как различные фрагменты информации после преобразования располагаются внутри файла, и составляют его «формат».

Различные форматы файлов могут различаться степенью детализации, один формат может быть «надстройкой» над другим или использовать элементы других форматов. Например, текстовый формат накладывает только самые общие ограничения на структуру данных. Формат HTML устанавливает дополнительные правила на внутреннее устройство файла, но при этом любой HTML-файл является в то же время текстовым файлом.

Спецификации

Для многих форматов файлов существуют опубликованные спецификации, в которых подробно описана структура файлов данного формата, то, как программы должны кодировать данные для записи в этот формат и как декодировать их при чтении. Большинство таких спецификаций свободно доступны, некоторые распространяются за плату.

Иногда компании могут считать определённые форматы файлов своей коммерческой тайной и не публиковать их. Хорошо известный пример — форматы файлов пакета Microsoft Office. В некоторых случаях компания, выпустившая приложение, просто не считает нужным тратить время на написание подробной спецификации.

Если спецификация формата недоступна, то для обеспечения совместимости программы с данным форматом приходится заниматься обратной разработкой. В большинстве или во всех странах форматы файлов не защищены законами об авторских правах. Однако в некоторых странах патентами могут быть защищены алгоритмы, используемые для кодирования данных в какой-либо формат. Например, в широко распространённом формате GIF используется патентованный алгоритм, что привело к разработке альтернативного формата PNG.

Определение типа файла

Для того, чтобы правильно работать с файлами, программы должны иметь возможность определять их тип. По историческим причинам, в разных операционных системах используются разные подходы для решения этой задачи.

Расширение имени файла

Некоторые операционные системы, например, CP/M, DOS, и Microsoft Windows используют для определения типа файла часть его имени, т. н. «расширение имени файла». В старых операционных системах это были три символа, отделённые от имени файла точкой (в файловых системах семейства FAT имя и расширение хранились отдельно, точка добавлялась уже на уровне ОС); в более новых системах расширение может являться просто частью имени, и тогда его длина ограничена только неиспользованной длиной имени (которая может составлять, например, 255 символов). Например, HTML-файлам может соответствовать расширение «.htm» или «.html».

Пользователь может свободно изменить расширение файла. Поскольку многие оболочки пользователя используют расширение, чтобы определить программу, с помощью которой нужно открыть файл, это может сделать последний недоступным для работы или вообще «потерять», если пользователь забудет исходное расширение. Поэтому Windows Explorer по умолчанию скрывает расширения. Эта практика имеет и обратную сторону: так как расширение файла не видно, можно обмануть пользователя, заставив его думать, что, например, файл с расширением .exe — изображение с другим расширением. В то же время, опытный пользователь может использовать возможность изменить назначенный файлу тип, просто сменив расширение, чтобы открыть его в другой программе, не указывая её напрямую. Это может быть полезно, если в программе не предусмотрено открытие файлов с каким то расширением, а пользователь знает, что их формат подходит для обработки в данной программе.

Магические числа

Другой способ, широко используемый в UNIX-подобных операционных системах, заключается в том, чтобы сохранить в самом файле некое «магическое число» — последовательность символов, по которой может быть опознан формат файла. Первоначально этот термин использовался для специального набора 2-байтовых идентификаторов, сохраняемых в начале файла (эта практика перекочевала и в другие ОС), однако, любая последовательность символов, характерная для данного формата, может быть использована как «магическое число».

Метаданные

Некоторые файловые системы позволяют сохранять дополнительные атрибуты для каждого файла, т. н. «метаданные». Эти метаданные можно использовать для хранения информации о типе файла. Такой подход используется в компьютерах Apple Macintosh. Метаданные поддерживаются такими современными файловыми системами как HPFS, NTFS, ext2, ext3 и другими. Недостатком этого метода является плохая переносимость — при копировании файлов между файловыми системами разных типов метаданные могут быть потеряны.

MIME

Типы данных, определённые стандартом MIME, широко используются в различных сетевых протоколах, однако в файловых системах они пока применяются редко.

6. Средства и технологии создания и преобразования информационных объектов

6.1. Текст как информационный объект

Текст (от лат. textus «ткань; сплетение, связь, сочетание») — в общем плане связная и полная последовательность знаков.

Существуют две основных трактовки понятия «текст»: «имманентная» (расширенная, философски нагруженная) и «репрезентативная» (более частная). Имманентный подход подразумевает отношение к тексту как к автономной реальности, нацеленность на выявление его внутренней структуры. Репрезентативный — рассмотрение текста как особой формы представления знаний о внешней тексту действительности.

Работа с текстом осуществляется с помощью так называемых текстовых редакторов - компьютерных программ, предназначенных для создания и изменения текстовых файлов, а также их просмотра на экране, вывода на печать, поиска фрагментов текста и т. п.

Типы текстовых редакторов

Условно выделяют два типа редакторов, а также отдельно рабочие среды, содержащие редактор. Первый тип ориентирован на работу с последовательностью символов в текстовых файлах. Такие редакторы обеспечивают расширенную функциональность — подсветку синтаксиса, сортировку строк, шаблоны, конвертацию кодировок, показ кодов символов и т. п. Иногда их называют редакторы кода, так как основное их предназначение — написание исходных кодов компьютерных программ.

Текстовый процессор

Второй тип текстовых редакторов имеет расширенные функции форматирования текста, внедрения в него графики и формул, таблиц и объектов. Такие редакторы часто называют текстовыми процессорами и предназначены они для создания различного рода документов, от личных писем до официальных бумаг. Классический пример — Microsoft Word.

Текстовая рабочая среда

Также выделяют более общий класс программ — текстовые рабочие среды. По сути, такие среды представляют собой полноценную рабочую среду, в которой можно решать самые разнообразные задачи: с помощью надстроек они позволяют писать и читать письма, веб-каналы, работать в вики и Вебе, вести дневник, управлять списками адресов и задач. Представители этого класса — Emacs, Archy, Vim и Acme из операционной системы Plan 9. Такие программы могут служить средами разработки программного обеспечения. В любом случае, последние всегда содержат текстовый редактор как необходимый инструмент программирования.

6.2. Электронные таблицы как информационные объекты

Электронная таблица — это программа обработки числовых данных, хранящая и обрабатывающая данные в прямоугольных таблицах.

Электронная таблица состоит из столбцов и строк. Заголовки столбцов обозначаются буквами или сочетаниями букв (A, G, АВ и т. п.), заголовки строк — числами (1, 16, 278 и т. п.). Ячейка — место пересечения столбца и строки.

Каждая ячейка таблицы имеет свой собственный адрес. Адрес ячейки электронной таблицы составляется из заголовка столбца и заголовка строки, например: А1, F123, R1. Ячейка, с которой производятся какие-то действия, выделяется рамкой и называется активной.

Типы данных. Электронные таблицы позволяют работать с тремя основными типами данных: число, текст и формула.

Числа в электронных таблицах Excel могут быть записаны в обычном числовом или экспоненциальном формате, например: 195,2 или 1,952Е + 02. По умолчанию числа выравниваются в ячейке по правому краю. Это объясняется тем, что при размещении чисел друг под другом (в столбце таблицы) удобно иметь выравнивание по разрядам (единицы под единицами, десятки под десятками и т. д.).

Текстом в электронных таблицах Excel является последовательность символов, состоящая из букв, цифр и пробелов, например запись «32 Мбайт» является текстовой. По умолчанию текст выравнивается в ячейке по левому краю. Это объясняется традиционным способом письма (слева направо).

Формула должна начинаться со знака равенства и может включать в себя числа, имена ячеек, функции (Математические, Статистические, Финансовые, Дата и время и т. д.) и знаки математических операций. Например, формула «=А1+B2» обеспечивает сложение чисел, хранящихся в ячейках А1 и B2, а формула «=А1*B» — умножение числа, хранящегося в ячейке А1, на 5. При вводе формулы в ячейке отображается не сама формула, а результат вычислений по этой формуле. При изменении исходных значений, входящих в формулу, результат пересчитывается немедленно.

Абсолютные и относительные ссылки. В формулах используются ссылки на адреса ячеек. Существуют два основных типа ссылок: относительные и абсолютные. Различия между ними проявляются при копировании формулы из активной ячейки в другую ячейку.

Относительная ссылка в формуле используется для указания адреса ячейки, вычисляемого относительно ячейки, в которой находится формула. При перемещении или копировании формулы из активной ячейки относительные ссылки автоматически обновляются в зависимости от нового положения формулы. Относительные ссылки имеют следующий вид: А1, BЗ.

Абсолютная ссылка в формуле используется для указания фиксированного адреса ячейки. При перемещении или копировании формулы абсолютные ссылки не изменяются. В абсолютных ссылках перед неизменяемым значением адреса ячейки ставится знак доллара (например, $А$1).

Если символ доллара стоит перед буквой (например: $A1), то координата столбца абсолютная, а строки — относительная. Если символ доллара стоит перед числом (например, А$1), то, наоборот, координата столбца относительная, а строки — абсолютная. Такие ссылки называются смешанными.

Пусть, например, в ячейке С1 записана формула =A$1+$J31, которая при копировании в ячейку D2 приобретает вид =В$1+$B2. Относительные ссылки при копировании изменились, а абсолютные — нет.

Сортировка и поиск данных. Электронные таблицы позволяют осуществлять сортировку данных. Данные в электронных таблицах сортируются по возрастанию или убыванию. При сортировке данные выстраивают - ся в определенном порядке. Можно проводить вложенные сортировки, т. е. сортировать данные по нескольким столбцам, при этом назначается последовательность сортировки столбцов.

В электронных таблицах возможен поиск данных в соответствии с указанными условиями — фильтрами. Фильтры определяются с помощью условий поиска (больше, меньше, равно и т. д.) и значений (100, 10 и т. д.). Например, больше 100. В результате поиска будут найдены те ячейки, в которых содержатся данные, удовлетворяющие заданному фильтру.

Построение диаграмм и графиков. Электронные таблицы позволяют представлять числовые данные в виде диаграмм или графиков. Диаграммы бывают различных типов (столбчатые, круговые и т. д.); выбор типа диаграммы зависит от характера данных.

6.3. Графические информационные объекты

Компьютерная графика имеет дело с изображениями. Ее основное назначение визуализация построение изображения графического объекта по его описанию (прикладной модели). Другими видами обработки графической информации являются преобразование изображений и распознавание изображений.

В зависимости от области применения к визуализации предъявляются различные требования: скорость построения, качество изображения, реалистичность, эстетические характеристики, достоверность и другие, которые должны учитываться графической программой.

Изображение строится на основе прикладной модели, являющейся внутренним (программным) представлением графического объекта, задаваемого в пространстве той или иной размерности. Для его лучшего рассмотрения производятся видовые преобразования объекта, позволяющие смотреть на него с требуемой точки зрения.

Обычно объект задается в трехмерном пространстве, а его изображение двумерно. Для перехода от трехмерного пространства к двумерному изображению используются проекции. Экранные изображения, как правило, являются проекциями объектов.

Пиксели, разрешение, размер изображения

Изображение на экране состоит из маленьких ячеек. Каждая из них может иметь определенный цвет. Такая ячейка получила название пикселя (pixel). Совокупность пикселов составляет матрицу и образует изображение на экране. В зависимости от модели монитора параметры матрицы в пикселях могут изменяться: 640х480, 800х600, 1024х768, 1600х1200...

Величина матрицы не влияет на физический размер экрана и не зависит от него. Чем больше матрица на одном и том же экране, тем размер ячейки меньше, а, стало быть, качество изображения лучше.

Следует четко различать:

• разрешение экрана

• разрешение печатающего устройства

• разрешение изображения.

Все эти понятия относятся к разным объектам. Друг с другом эти виды разрешения никак не связаны, пока не потребуется узнать, какой физический размер будет иметь картинка на экране монитора, отпечаток на бумаге или файл на жестком диске.

Разрешение экрана - это свойство компьютерной системы (зависит от монитора и видеокарты) и операционной системы (зависит от настроек Windows). Разрешение экрана измеряется в пикселях и определяет размер изображения, которое может поместиться на экране целиком.

Разрешение принтера - это свойство принтера, выражающее количество отдельных точек, которые могут быть напечатаны на участке единичной длины. Оно измеряется в единицах dpi (точки на дюйм) и определяет размер изображения при заданном качестве или, наоборот, качество изображения при заданном размере.

Разрешение изображения - это свойство самого изображения. Оно тоже измеряется в точках на дюйм и задается при создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера. Значение разрешения изображения хранится в файле изображения и неразрывно связано с другим свойством изображения - его физическим размером.

Физический размер изображения может измеряться как в пикселях, так и в единицах длины (миллиметрах, сантиметрах, дюймах). Он задается при создании изображения и хранится вместе с файлом.

Если изображение готовят для демонстрации на экране, то его ширину и высоту задают в пикселях, чтобы знать, какую часть экрана оно занимает. Если изображение готовят для печати, то его размер задают в единицах длины, чтобы знать, какую часть листа бумаги оно займет.

Типы изображений

Изображение характеризуется максимальным числом цветов, которые могут быть в нем использованы, то есть иметь различную глубину цвета. Существуют типы изображений с различной глубиной цвета - черно-белые штриховые, в оттенках серого, с индексированным цветом, полноцветные. Некоторые типы изображений имеют одинаковую глубину цвета, но различаются по цветовой модели. Тип изображения определяется при создании документа.

Черно-белые штриховые изображения. На каждый пиксель такого изображения отводится один бит информации. Одним битом кодируются два состояния, в данном случае это два цвета: черный и белый. Этот тип изображения называется Bitmap (Битовый). Глубина цвета такого изображения - один бит.

Конвертирование тонального изображения в штриховое - процесс творческий, связанный с содержанием, смыслом и красотой изображения. Это дело художника, поручать его компьютеру бесполезно. Хотя и такая работа частично автоматизирована.

Полутоновые изображения. Пиксель полутонового изображения (grayscale) кодируется 8 битами (8 бит составляют 1 байт). Глубина цвета изображения данного типа составляет, таким образом, восемь бит, а каждый его пиксель может принимать 256 различных значений. Значения, принимаемые пикселями, называются серой шкалой. Серая шкала имеет 256 градаций серого цвета, каждая из которых характеризуется значением яркости в диапазоне от 0 (черный) до 255 (белый). Этого вполне достаточно, чтобы правильно отобразить черно-белое полутоновое изображение, например, черно-белую фотографию.

Индексированные цвета. Первые цветные мониторы работали с ограниченной цветовой гаммой: сначала 16, затем 256 цветов. Они кодировались 4 битами (16 цветов) или 8 битами (256 цветов). Такие цвета называются индексированными (indexed color). Разумеется, 16 (и даже 256) цветами невозможно убедительно передать цветовую гамму фотоизображений.

Применение индексированных цветов снизилось с распространением высококачественных мониторов, однако с ними работают до сих пор, например, Web-мастера. Кроме того, ограничение числа цветов можно использовать для получения интересных эффектов.

Индексированные цвета кодируются обычно четырьмя или восемью битами в виде так называемых цветовых таблиц. Глубина индексированного цвета может составлять 2-8 бит. Например, графическая среда Windows 95 поддерживает цветовую таблицу из восьми бит на пиксель, она называется системной палитрой (system palette). В этой таблице цвета уже предопределены, как мелки в коробке пастели, и вам остается только использовать то, что есть в коробке, то есть в таблице.

Полноцветные изображения. К полноцветным (true color) относятся типы изображений с глубиной цвета не менее 24 бит, то есть каждый пиксель такого изображения кодируется как минимум 24 битами, что дает возможность отобразить не менее 16,7 миллиона оттенков. Поэтому иногда полноцветные типы изображение называют True Color (истинный цвет).

Битовый объем каждого пикселя распределяется по цветовым составляющим: каждый цвет кодируется 8 битами. Цветовые составляющие в программе организуются в виде каналов, совмещенное отображение каналов и определяет цвет изображения.

Полноцветные изображения являются многоканальными. К изображениям этого класса относятся RGB, CMYK, L*a*b и другие. Они отличаются по глубине цвета и по способу математического описания цветов, то есть по цветовой модели.

Форматы файлов

Формат (format) в определенной степени понятие бюрократическое, каждому приходилось заполнять всевозможные анкеты. Анкета - это и есть формат для организации данных, ее нудно заполнять, зато потом легко обрабатывать.

Без формата информации не существует. Ее нельзя сохранить и передать. Соответствие форматов — это как разговор на одном языке. Форматов файлов очень много. Для каждого вида компьютерной деятельности существуют стандартные форматы, то есть самые удобные, или часто применяемые. Для текстов такими форматами является DOC, ТХТ, для полиграфической продукции - TIFF, Р1СТ, для графики в Интернет - GIF, JPEC и т. д.

Для того чтобы программы понимали файлы различных форматов, существуют конверторы. Они переводят информацию из собственного формата файла в формат, понятный данной программе. Чем больше конверторов есть в программе, тем больше различных форматов файлов она может распознать.

7. Средства и технологии обмена информацией с помощью компьютерных сетей

7.1. Локальные сети

При физическом соединении двух или более компьютеров образуется компьютерная сеть. В общем случае, для создания компьютерных сетей необходимо специальное аппаратное обеспечение - сетевое оборудование и специальное программное обеспечение - сетевые программные средства.

Уже сейчас есть сферы человеческой деятельности, которые принципиально не могут существовать без сетей (например работа банков, крупных библиотек и т. д. Сети также используются при управлении крупными автоматизированными производствами, газопроводами, электростанциями и т.п. Для передачи данных компьютеры используют самые разнообразные физические каналы, которые обычно называются средой передачи.

Назначение всех видов компьютерных сетей определяется двумя функциями:

• обеспечение совместного использования аппаратных и программных ресурсов сети;

• обеспечение совместного доступа к ресурсам данных.

Например, все участники локальной сети могут совместно использовать одно общее устройство печати - сетевой принтер или, например, ресурсы жестких дисков одного выделенного компьютера - файлового сервера. Аналогично можно совместно использовать и программное обеспечение. Если в сети имеется специальный компьютер, выделенный для совместного использования участниками сети, он называется файловым сервером.

Группы сотрудников, работающих над одним проектом в рамках локальной сети, называются рабочими группами. В рамках одной локальной сети могут работать несколько рабочих групп. У участников рабочих групп могут быть разные права для доступа к общим ресурсам сети. Совокупность приемов разделения и ограничения прав участников компьютерной сети называется политикой сети. Управление сетевыми политиками называется администрированием сети. Лицо, управляющее организацией работы участников локальной компьютерной сети, называется системным администратором.

7.2. Топологии сетей

Топологией сети называется физическую или электрическую конфигурацию кабельной системы и соединений сети. В топологии сетей применяют несколько специализированных терминов:

• узел сети - компьютер, либо коммутирующее устройство сети;

• ветвь сети - путь, соединяющий два смежных узла;

• оконечный узел - узел, расположенный в конце только одной ветви;

• промежуточный узел - узел, расположенный на концах более чем одной ветви;

• смежные узлы - узлы, соединенные, по крайней мере, одним путём, не содержащим никаких других узлов.

Существует всего 5 основных типов топологии сетей:

1. Топология “Общая Шина”. В этом случае подключение и обмен данными производится через общий канал связи, называемый общей шиной:

Общая шина является очень распространенной топологией для локальных сетей. Передаваемая информация может распространяться в обе стороны. Применение общей шины снижает стоимость проводки и унифицирует подключение различных модулей. Основными преимуществами такой схемы являются дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям. Самый серьезный недостаток общей шины заключается в ее низкой надежности: любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть. Другим недостатком общей шины является ее невысокая производительность, так как при таком способе подключения в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные в сеть. Поэтому пропускная способность канала связи всегда делится здесь между всеми узлами сети.

2. Топология “Звезда”. В этом случае каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором, который находится в центре сети:

В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. Главное преимущество этой топологии перед общей шиной - существенно большая надежность. Любые неприятности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность концентратора может вывести из строя всю сеть. Кроме того, концентратор может играть роль интеллектуального фильтра информации, поступающей от узлов в сеть, и при необходимости блокировать запрещенные администратором передачи.

К недостаткам топологии типа звезда относится более высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения концентратора. Кроме того, возможности по наращиванию количества узлов в сети ограничиваются количеством портов концентратора. В настоящее время иерархическая звезда является самым распространенным типом топологии связей как в локальных, так и глобальных сетях.

3. Топология “Кольцо”. В сетях с кольцевой топологией данные в сети передаются последовательно от одной станции к другой по кольцу, как правило, в одном направлении:

Если компьютер распознает данные как предназначенные ему, то он копирует их себе во внутренний буфер. В сети с кольцевой топологией необходимо принимать специальные меры, чтобы в случае выхода из строя или отключения какой-либо станции не прервался канал связи между остальными станциями. Преимущество данной топологии - простота управления, недостаток - возможность отказа всей сети при сбое в канале между двумя узлами.

4. Ячеистая топология. Для ячеистой топологии характерна схема соединения компьютеров, при которой физические линии связи установлены со всеми рядом стоящими компьютерами:

В сети с ячеистой топологией непосредственно связываются только те компьютеры, между которыми происходит интенсивный обмен данными, а для обмена данными между компьютерами, не соединенными прямыми связями, используются транзитные передачи через промежуточные узлы. Ячеистая топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для глобальных сетей. Достоинства данной топологии в ее устойчивости к отказам и перегрузкам, т.к. имеется несколько способов обойти отдельные узлы.

5. Смешанная топология. В то время как небольшие сети, как правило, имеют типовую топологию - звезда, кольцо или общая шина, для крупных сетей характерно наличие произвольных связей между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно подсети, имеющие типовую топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией:

7.3. Глобальная сеть интернет

Интернет – глобальная компьютерная сеть, объединяющая сети, шлюзы, серверы и компьютеры, использующие для связи единый набор протоколов. Интернет не является коммерческой организацией и никому не принадлежит; оплачиваются только услуги провайдера - организации, предоставляющей возможность подключения к Интернет.

Фактически, Интернет состоит из множества локальных и глобальных сетей, принадлежащих различным компаниям и предприятиям, работающих по самым разнообразным протоколам, связанных между собой различными линиями связи, физически передающих данные по телефонным проводам, оптоволокну, через спутники и радиомодемы.

За Интернет никто централизовано не платит, каждый платит за свою часть. Представители сетей собираются вместе и решают, как им соединяться друг с другом и содержать эти взаимосвязи. Пользователь платит за подключение к некоторой региональной сети, которая в свою очередь платит за свой доступ сетевому владельцу государственного масштаба. Интернет не имеет никакого собственника, здесь нет и специального органа управления, который бы контролировал всю работу сети Интернет. Локальные сети различных стран финансируются и управляются местными органами согласно политике данной страны.

Структура Интернет напоминает паутину, в узлах которой находятся компьютеры, связанные между собой линиями связи. Узлы Интернет, связанные высокоскоростными линиями связи, составляют базис Интернет. Как правило, это поставщики услуг (провайдеры). Оцифрованные данные пересылаются через маршрутизаторы, которые соединяют сети с помощью сложных алгоритмов, выбирая маршруты для информационных потоков.

Каждый компьютер в Интернет имеет свой уникальный адрес. В протоколе TCP/IP каждый компьютер адресуется четырьмя отделяемыми друг от друга точками десятичными числами, каждое из которых может иметь значение от 1 до 255. Адрес компьютера выглядит следующим образом:

19.226.192.108

Такой адрес называется IP-адресом. Этот номер может быть постоянно закреплен за компьютером или же присваиваться динамически - в тот момент, когда пользователь соединился с провайдером, но в любой момент времени в Интернет не существует двух компьютеров с одинаковыми IP-адресами.

Пользователю неудобно запоминать такие адреса, которые к тому же могут изменяться. Поэтому в Интернет существует Доменная Служба Имен (DNS - Domain Name System), которая позволяет каждый компьютер назвать по имени. В сети существуют миллионы компьютеров, и чтобы имена не повторялись, они разделены по независимым доменам.

Таким образом адрес компьютера выглядит как несколько доменов, разделенных точкой:

<сегмент n>. … <сегмент 3>.<сегмент 2>.<сегмент 1>.

Здесь сегмент 1 – домен 1 уровня, сегмент 2 – домен 2 уровня и т.д.

Доменное имя - это уникальное имя, которое данный поставщик услуг избрал себе для идентификации, например: ic.vrn.ru или yahoo.com

Например, доменный адрес (доменное имя) www.microsoft.com обозначает компьютер с именем www в домене microsoft.com. Microsoft – это название фирмы, com - это домен коммерческих организаций. Имя компьютера www говорит о том, что на этом компьютере находится WWW-сервис. Это стандартный вид адреса серверов крупных фирм (например, www.intel.com, www.amd.com и т.д.). Имена компьютеров в разных доменах могут повторяться. Кроме того, один компьютер в сети может иметь несколько DNS-имен.

Домен 1 уровня обычно определяет страну местоположения сервера (ru – Россия; ua – Украина; uk – Великобритания; de – Германия) или вид организации (com – коммерческие организации; edu - научные и учебные организации; gov - правительственные учреждения; org – некоммерческие организации).

Когда вводится доменное имя, например, www.mrsu.ru, компьютер должен преобразовать его в адрес. Чтобы это сделать, компьютер посылает запрос серверу DNS, начиная с правой части доменного имени и двигаясь влево. Его программное обеспечение знает, как связаться с корневым сервером, на котором хранятся адреса серверов имён домена первого уровня (крайней правой части имени, например, ru). Таким образом, сервер запрашивает у корневого сервера адрес компьютера, отвечающего за домен ru. Получив информацию, он связывается с этим компьютером и запрашивает у него адрес сервера mrsu. После этого от сервера mrsu он получает адрес www компьютера, который и был целью данной прикладной программы.

Данные в Интернет пересылаются не целыми файлами, а небольшими блоками, которые называются пакетами. Каждый пакет содержит в себе адреса компьютеров отправителя и получателя, передаваемые данные и порядковый номер пакета в общем потоке данных. Благодаря тому, что каждый пакет содержит все необходимые данные, он может доставляться независимо от других, и довольно часто случается так, что пакеты добираются до места назначения разными путями. А компьютер-получатель затем выбирает из пакетов данные и собирает из них тот файл, который был заказан.

Для идентификации служб используются порты. Порт - это число, которое добавляется к адресу компьютера, которое указывает на программу, для которой данные предназначены. Каждой программе, запущенной на компьютере, соответствует определенный порт, и она реагирует только на те пакеты, которые этому порту адресованы. Существует большое количество стандартных портов, соответствующих определенным службам, например, 21 - FTP; 23 - telnet; 25 - SMTP; 80 - HTTP; 110 - POP3; 70 - Gopher и т.д.

В Интернет используются не просто доменные имена, а универсальные указатели ресурсов URL (Universal Resource Locator).

URL включает в себя:

• метод доступа к ресурсу, т.е. протокол доступа (http, gopher, WAIS, ftp, file, telnet и др.);

• сетевой адрес ресурса (имя хост-машины и домена);

• полный путь к файлу на сервере.

В общем виде формат URL выглядит так:

method://host.domain[:port]/path/filename,

где method - одно из значений, перечисленных ниже:

file - файл на локальной системе;

http - файл на World Wide Web сервере;

gopher - файл на Gopher сервере;

wais - файл на WAIS (Wide Area Information Server) сервере;

news - группа новостей телеконференции Usenet;

telnet - выход на ресурсы сети Telnet;

ftp – файл на FTP – сервере.

host.domain – доменное имя в сети Интернет.

port - число, которое необходимо указывать, если метод требует номер порта.

Пример: http://support.vrn.ru/archive/index.html.

Префикс http:// указывает, что далее следует адрес Web-страницы, /archive описывает каталог с именем archiv на сервере support.vrn.ru, а index.html - имя файла.

Ниже приведены некоторые наиболее часто встречающиеся названия компьютеров сети Интернет.

Сервер в сети Интернет - это компьютер, обеспечивающий обслуживание пользователей сети: разделяемый доступ к дискам, файлам, принтеру, системе электронной почты. Обычно сервер - это совокупность аппаратного и программного обеспечения.

Сайт - обобщенное название совокупности документов в Интернет, связанных между собой ссылками.

Шлюз (gateway)- это компьютер или система компьютеров со специальным программным обеспечением, позволяющая связываться двум сетям с разными протоколами.

Домашняя страница - это персональная Web-страница конкретного пользователя или организации.

7.4. Протоколы передачи данных

Протокол - это набор соглашений, который определяет обмен данными между различными программами. Протоколы задают способы передачи сообщений и обработки ошибок в сети, а также позволяют разрабатывать стандарты, не привязанные к конкретной аппаратной платформе.

Сетевые протоколы предписывают правила работы компьютерам, которые подключены к сети. Они строятся по многоуровневому принципу. Протокол некоторого уровня определяет одно из технических правил связи. В настоящее время для сетевых протоколов используется модель OSI.

Модель OSI – это семиуровневая логическая модель работы сети. Модель OSI реализуется группой протоколов и правил связи, организованных в несколько уровней.

На физическом уровне определяются физические (механические, электрические, оптические) характеристики линий связи.

На канальном уровне определяются правила использования физического уровня узлами сети.

Сетевой уровень отвечает за адресацию и доставку сообщений.

Транспортный уровень контролирует очередность прохождения компонент сообщения.

Задача сеансового уровня- координация связи между двумя прикладными программами, работающими на разных рабочих станциях.

Уровень представления служит для преобразования данных из внутреннего формата компьютера в формат передачи. Прикладной уровень является пограничным между прикладной программой и другими уровнями.

Прикладной уровень обеспечивает удобный интерфейс связи сетевых программ пользователя.

Протокол TCP/IP - это два протокола нижнего уровня, являющиеся основой связи в Интернет. Протокол TCP (Transmission Control Protocol) разбивает передаваемую информацию на порции и нумерует все порции. С помощью протокола IP (Internet Protocol) все части передаются получателю. Далее с помощью протокола TCP проверяется, все ли части получены. При получении всех порций TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.

Рассмотрим наиболее известные протоколы, используемые в сети Интернет.

• HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) – это протокол передачи гипертекста. Протокол HTTP используется при пересылке Web-страниц с одного компьютера на другой.

• FTP (File Transfer Protocol)- это протокол передачи файлов со специального файлового сервера на компьютер пользователя. FTP дает возможность абоненту обмениваться двоичными и текстовыми файлами с любым компьютером сети. Установив связь с удаленным компьютером, пользователь может скопировать файл с удаленного компьютера на свой или скопировать файл со своего компьютера на удаленный.

• POP (Post Office Protocol) - это стандартный протокол почтового соединения. Серверы POP обрабатывают входящую почту, а протокол POP предназначен для обработки запросов на получение почты от клиентских почтовых программ.

• Стандарт SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) задает набор правил для передачи почты. Сервер SMTP возвращает либо подтверждение о приеме, либо сообщение об ошибке, либо запрашивает дополнительную информацию.

• UUCP (Unix to Unix Copy Protocol) - это ныне устаревший, но все еще применяемый протокол передачи данных, в том числе для электронной почты. Этот протокол предполагает использование пакетного способа передачи информации, при котором сначала устанавливается соединение клиент- сервер и передается пакет данных, а затем автономно происходит его обработка, просмотр или подготовка писем.

• TELNET – это протокол удаленного доступа. TELNET дает возможность абоненту работать на любой ЭВМ сети Интернет, как на своей собственной, то есть запускать программы, менять режим работы и т.д. На практике возможности лимитируются тем уровнем доступа, который задан администратором удаленной машины.

7.5. Поисковые системы

Поисковая система – это комплекс программ и мощных компьютеров, автоматически просматривающих ресурсы Интернет, которые они могут найти, и индексирующих их содержание. Поисковые системы могут отличаться по эффективности поиска, по языку поиска (русский, английский и др.) и по некоторым другим возможностям. Например, одни поисковые системы находят информацию только в виде Web-страниц, другие могут просматривать и группы новостей, и файловые серверы. Результатом поиска являются гиперссылки на документы, содержащие требуемую информацию.

Наиболее известны следующие системы для поиска информации в международных информационных ресурсах:

Alta Vista (http://www.altavista.com/);

Google (http://www.google.com/);

Yahoo (http://www.yahoo.com/);

Infoseek (http://www.infoseek.com/);

Hot Bot (http://www.hotbot.com/)/.

Для поиска информации в российских информационных ресурсах:

Яндекс (http://www.yandex.ru/).

Рамблер (http://www.rambler.ru/);

Апорт (http://www.aport.ru/).

Для поиска информации в Интернет с использованием поисковой системы необходимо перейти на ее WEB - страницу, набрав электронный адрес или воспользоваться гипертекстовой ссылкой на эту систему.

Поисковые системы могут быть 2-х типов: универсальные и специализированные. Наиболее популярные современные поисковые системы сочетают в себе оба типа.

В универсальных системах используется обычный принцип поиска в неструктурированных документах - по ключевым словам. Ключевым словом (Keyword) документа называется отдельное слово или словосочетание, которое отражает содержание данного документа.

На начальной странице поисковой системы обычно расположено обширное меню тем и поле для ввода запроса, иногда можно задать язык для поиска. Для поиска документов по ключевому слову надо ввести это слово в поле для ввода запроса и нажать кнопку “Search” (или “Поиск” в русских системах), расположенную рядом с полем ввода. Для поиска можно использовать словосочетание; для этого надо словосочетание заключить в двойные кавычки. В некоторых системах можно осуществлять поиск по части слова, оставшаяся часть слова заменяется знаком “*”, как в шаблоне имени файла. Знаки “+” и “-” перед словом требуют обязательного присутствия или отсутствия этого слова в документе.

Существует также кнопка перехода к расширенному поиску (Advanced Search). Главное отличие расширенного поиска - использование в запросе логических операторов и круглых скобок. Для построения сложного запроса используются логические операторы AND (И), OR (ИЛИ), NOT (НЕТ) и NEAR (около; не далее чем в 10 символах). Логические операторы ставятся между словами или словосочетаниями. Здесь могут использоваться даты документов размер документов и другие критерии. Интерфейсы расширенного поиска у разных поисковых систем существенно отличаются; для наиболее эффективного использования нужно внимательно почитать раздел Advanced Search Help поисковой системы.

Поисковые системы обычно состоят из трех компонентов:

• поисковый робот (агент, паук или кроулер), который перемещается по сети и собирает информацию;

• база данных, которая содержит всю информацию, собираемую роботом;

• поисковый механизм, который используется как интерфейс для взаимодействия с базой данных.

Поисковые роботы - это специальные программы, которые занимаются поиском страниц в сети, извлекают гипертекстовые ссылки на этих страницах и автоматически индексируют информацию, которую они находят для построения базы данных.

При запросе к поисковой системе база данных отыскивает предмет запроса, основанный на информации, указанной в заполненной форме поиска, и выводит список ссылок на документы, соответствующих запросу. В этом списке представлены ссылки на различные Web-страницы, причем ссылки располагаются по степени убывания встреченных на данных страницах слов, совпадающих с ключевыми словами. При просмотре списка необходимо выбрать те страницы, которые нужно просмотреть. Некоторые системы составляют список ссылок по степени свежести страниц, другие же - по степени вероятности того, что данные страницы окажутся искомыми.

Специализированные справочные службы - это тематические каталоги, в которых собраны структурированные сведения об адресах серверов по той или иной тематике. Ссылки в такие каталоги заносятся не автоматически, а с помощью администраторов. Они стараются сделать свои коллекции наиболее полными, включающими все доступные ресурсы на каждую тему. В результате пользователю не нужно самому собирать все ссылки по интересующему его вопросу, а достаточно найти этот вопрос в каталоге - работа по поиску и систематизации ссылок уже сделана за него. Как правило, хорошие каталоги Интернет обеспечивают разнообразный дополнительный сервис: поиск по ключевым словам в своей базе данных, списки последних поступлений, списки наиболее интересных из них, выдачу случайной ссылки, автоматическое оповещение по электронной почте о свежих поступлениях.

Поисковые каталоги предназначены для поиска по темам. Обычно они построены по иерархическому принципу, т.е. каждый шаг поиска это выбор подраздела с более конкретной тематикой искомой информации. На нижнем уровне поиска пользователь получает относительно небольшой список ссылок на искомую информацию.

Для того чтобы обойти всю сеть, мощному роботу нужно от нескольких дней до нескольких недель. При этом составляется свежий и подробный индекс - опись доступных ресурсов. При каждом новом цикле индекс обновляется, и старые недействительные адреса удаляются. Однако автоматизированный подход приводит к тому, что индекс оказывается засоренным большим количеством профессионально слабых, неинформативных адресов, которые пользователь нередко и получает в результате поиска.

Каталоги составляются администраторами, просматривающими каждый новый сайт прежде, чем включить его в индекс. Качество информации каталогов выше, и нетематическая информация попасть в каталог просто не может; но коллектив редакторов может не поспевать за темпами расширения Интернета. Кроме того, чем дальше, тем больше в каталоге накапливается заброшенных или устаревших адресов - его не успевают чистить. В отличие от роботов, каталоги индексируют документ не по наиболее часто встречающимся словам, а по тем ключевым словам, которые вводятся администраторами.

Если пользователя интересует хорошо разработанная и часто востребуемая тема, популярный материал, то проще воспользоваться специализированным каталогом, обычно расположенным на первой странице каждой поисковой системы. Метод работы здесь как в обычной библиотеке: двигаясь от общего к частному, достигается список нужных сайтов. Для более специального поиска, как правило, необходимо использовать ключевые слова.

Помимо услуг по нахождению сайтов, поисковые системы предоставляют широкий перечень разнообразной сопутствующей информации, например: новости, гороскопы, почтовые ящики, электронная коммерция, котировки акций, погода, спорт, географические карты, программы телевидения, лотереи и т.д.

7.6. Электронная почта

Электронная почта (E-mail) - это служба передачи и приема текстовых сообщений или двоичных файлов в качестве вложенных с компьютера одного пользователя на компьютер другого пользователя средствами Интернет.

Электронная почта во многом удобнее обычной бумажной и имеет следующие преимущества:

• электронной почтой сообщение в большинстве случаев доставляется гораздо быстрее, чем обычной;

• электронная почта стоит дешевле, отправка сообщений электронной почты в любую страну не требует дополнительной оплаты сверх обычной оплаты за подключение к Интернет;.

• для отправки письма нескольким адресатам не нужно печатать его во многих экземплярах, достаточно однажды ввести текст в компьютер;

• если нужно перечитать, исправить полученное или составленное Вами письмо, или использовать выдержки из него, это сделать легче, поскольку текст уже находится в машине;

• удобнее хранить большое количество писем на диске, чем в ящике стола; на диске их легче и искать;

• экономится бумага.

Для того, чтобы электронное письмо дошло до своего адресата, необходимо, чтобы оно было оформлено в соответствии с международными стандартами и имело стандартизованный почтовый электронный адрес. Общепринятый формат послания определяется стандартом RFC822, и имеет заголовок и непосредственно сообщение. Заголовок состоит из следующих строк (полей):

• From (От): почтовый электронный адрес - от кого пришло послание;

• To (Кому): почтовый электронный адрес - кому адресовано послание;

• Cc (Копия): почтовые электронные адреса - кому еще направлено послание;

• Subject (Тема): тема сообщения произвольной формы;

• Date: дата и время отправки сообщения;

• Message-Id: уникальный идентификатор послания, присвоенный ему почтовой машиной;

• Reply-To: адрес абонента, куда следует отвечать на присланное письмо.

Строки заголовка From: и Date: формируются, как правило, автоматически, программными средствами. Само послание – это, как правило, текстовый файл произвольной формы.

При передаче нетекстовых данных (исполняемой программы, графической информации) применяется перекодировка сообщений, которая выполняется соответствующими программными средствами.

Кодирование информации в электронной почте определяют 2 наиболее распространенных стандарта MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions) и Uuencode. Они позволяют вкладывать в сообщение изображения, звуковые, двоичные или сжатые файлы.

Почтовый электронный адрес имеет вид:

mailbox@site.domen,

где mailbox - идентификатор абонента. Обычно пользователь называет свой почтовый ящик тем же именем, под которым он зарегистрирован в системе. Чаще всего это имя, фамилия или фамилия с инициалами. Для того, чтобы отделить идентификатор абонента от его почтовых координат, используется значок @. Справа от знака @ располагается домен, который однозначно описывает местонахождение абонента. Составные части домена разделяются точками. Пример почтового адреса электронной почты: petrov@mrsu.ru.

В Интернет для работы с электронной почтой используется прикладные протоколы SMTP и POP. Протокол SMTP поддерживает передачу сообщений между произвольными узлами Интернет. Используя механизмы промежуточного хранения почты и повышения надежности доставки, протокол SMTP допускает использование различных транспортных служб и почтовых серверов. Почтовый протокол POP дает конечному пользователю доступ к пришедшим к нему электронным сообщениям. POP-клиенты при запросе на получение почты требуют ввести пароль, что повышает конфиденциальность переписки.

Отправка электронных писем происходит следующим образом. SMTP-сервер определяет IP-адрес компьютера, на котором находится почтовый ящик получателя. По этому адресу SMTP-сервер отправляет письмо. Письмо получает SMTP-сервер адресата и записывает его в файл, соответствующий почтовому ящику адресата. Этот файл находится в специальной директории среди файлов владельцев других почтовых ящиков, относящихся к одному и тому же провайдеру.

Если SMTP-сервер не сумел определить, по какому IP-адресу ему отправлять письмо, или ящика, указанного в адресе не существует, или размер письма превышает ограничение, установленное провайдером на размер входящей почты, то запускается программа Mailer-Daemon, которая отправит письмо назад по адресу отправителя, приписав объяснение, почему письмо не было доставлено адресату.

При получении команды на проверку почты почтовая программа-клиент связывается с сервером входящей почты (POP-сервером) и передает ему запрос на проверку почтового ящика, содержащий имя ящика и пароль к нему. Проверив пароль, POP-сервер отправляет файлы почты почтовой программе-клиенту. Затем программа-клиент сообщает POP-серверу о том, что файл она получила, и после этого POP-сервер удаляет файл соответствующего почтового ящика.

Таким образом, для того, чтобы воспользоваться услугами электронной почты, необходимо иметь подключение к Интернет, зарегистрировать почтовый ящик на почтовом сервере и установить на компьютере программу-почтовый клиент. Наиболее популярны в настоящее время следующие почтовые клиенты: Eudora Mail, Outlook Express, Netscape Messenger, The Bat! Кроме того, многие почтовые службы позволяют получить доступ к почтовому ящику через WWW-интерфейс, т.е. в этом случае можно получить и отправить электронную почту, запустив браузер и набрав адрес web-страницы соответствующей почтовой службы.

При настройке программы-почтового клиента необходимы следующие данные:

• название ящика: название, которое будет присвоено ящику внутри почтового клиента;

• имя пользователя: имя, которое будет ставиться в поле From (От) отправляемого письма рядом с электронным адресом отправителя и которое будет видеть получатель письма;

• сервер POP3: адрес почтового сервера, с которого принимается почта (для популярной в России службы mail.ru – pop.mail. ru);

• сервер SMTP: адрес почтового сервера, на который посылается почта (для mail.ru – smtp.mail.ru);

• почтовый адрес: адрес электронной почты(например, petrov@mail.ru);

• имя пользователя для входа на POP3-сервер: уникальное на почтовом сервере имя для идентификации пользователя (в нашем случае petrov);

• пароль для получения почты.

Все эти сведения получают у провайдера Интернет или при регистрации почтового ящика.

7.7. Средства создания web-сайтов

WWW (World Wide Web - всемирная паутина) – это служба, предоставляющая доступ к различным ресурсам Интернет – документам, графике, аудио и видеозаписям, использующая протокол HTTP и язык HTML.

Технология WWW была разработана в 1989 г. в Женеве, в Лаборатории физики элементарных частиц Европейского центра ядерных исследований (CERN).

HTTP – это протокол передачи гипертекстовых документов. HTML (Hypertext Markup Language) – это язык разметки гипертекста. Гипертекст – это формат документа, который кроме текста, может содержать ссылки на другие гипертекстовые документы, картинки, музыку и файлы. Гиперссылки - это ссылки, позволяющие переходить от одного Web-ресурса к другому щелчком мыши. При просмотре Web-страницы в браузере ссылки выделяются визуально.

HTML – это формат гипертекстовых документов, использующихся в WWW для предоставления информации. Формат этот не описывает то, как документ должен выглядеть, а его структуру и связи. Внешний вид документа на экране пользователя определяется программой просмотра WWW - браузером. Если работать за графическим или текстовым терминалом, то в каждом случае документ будет выглядеть по-разному, но структура его останется неизменной, поскольку она задана форматом HTML. Имена файлов в формате HTML обычно имеют расширение htm, html, dhtml, shtml.

HTML – это язык тегов. Теги – это команды языка html. От остального текста они отделяются треугольными скобками. Например, <P>, </P>. Теги ставятся парами для определения начала и окончания области кода HTML, на которую они действуют. Например, <P> - открывающий тег, </P> - закрывающий тег. Теги определяют, какие параметры имеет текст в области их действия, размер, начертание шрифта, выравнивание, цвет, расположение объектов в документе и т.д..

Web-мастера - это пользователи сети, создающие web-странички и сайты. Для создания html-документов web-мастера используют визуальные редакторы (Microsoft Front Page) или простые текстовые редакторы (Блокнот Windows). Создание страниц с помощью визуальных редакторов удобнее, но редактор создает не такой оптимальный html-код, как опытный web-мастер. Кроме того, встраивать многие элементы html-кода возможно, только непосредственно редактируя код странички.

WWW работает по принципу клиент-серверы: существует множество серверов, которые по запросу клиента возвращают ему гипертекстовый документ. Чтобы использовать WWW, пользователь должен иметь специальное программное обеспечение, которое, как правило, распространяется по сети бесплатно или поставляется в комплекте с большинством других программ и услуг Интернет. Когда в браузере загружается Web-страница, то он выполняет команды, записанные на языке HTML, и выводит страничку на экран. Программные средства WWW являются универсальными.

8. Основы социальной информатики

8.1. Определение понятия “информация”

Информационный кризис начала 70-х годов ХХ века: предпосылки, содержание, симптомы в социальной практике, последствия.

Информационный кризис начала 70-х годов ХХ века проявился в снижении эффективности информационного обмена:

• резко возрос объем публикуемых данных;

• между группами разных специалистов стало трудно общаться;

• возрос объем неопубликованной информации;

• выросла проблема межязыкового обмена в мире.

Парадокс социальной коммуникации в условиях информационного кризиса - явление информационного “тромбоза”, т.е. информационного “взрыва” (лавинообразного роста объемов социоинформации), сопровождающегося информационным “голодом” (физиологическими ограничениями человека в восприятии и переработке информации и трудностями в выделении нужной информации из общего потока).

Существенным шагом на пути разрешения информационного кризиса стало создание в 1971 микропроцессора.

Таким образом, самой актуальной и острой в мире является проблема создания, сохранения и эффективного использования информационных ресурсов (ИР). Произошло формирование еще одного самостоятельного вида общественного ресурса - информационного, позволяющего экономить большинство других ресурсов общества. Дальнейший прогресс общества в значительной степени связан сегодня с совершенствованием информационной инфраструктуры, эффективностью формирования, размещения и использования информационных ресурсов и продуктов.

8.2. Информационный ресурс общества - определение понятия

Понятие “информационного ресурса общества” (ИРО) является одним из ключевых понятий социальной информатики. Широкое использование этого понятия началось после выхода в 1984 году книги Громова Г.Р. “Национальные информационные ресурсы: проблемы промышленной эксплуатации”. Создание на рубеже 80-х годов принципиально нового понятия - национальные информационные ресурсы - было обусловлено растущей зависимостью промышленно развитых стран от источников информации (технической, экономической, политической, военной), а также от уровня развития и эффективности использования средств передачи и переработки информации.

Понятие ИР находится в стадии формирования, трудность его однозначного определения связана с неоднозначностью и сложностью таких понятий как “знания”, “информация”, “данные” и т.д.

ИРО могут быть определены как накопленные в обществе знания, подготовленные для целесообразного социального использования [1].

Представим схему создания и развития ИРО :

Живое знание Информацион. Информацион.

ресурс о-ва потенциал о-ва

отчуждение активизация

знаний информационных

ресурсов

8.3. Информационная безопасность

Безопасность информации (данных) — состояние защищенности информации (данных), при котором обеспечены её (их) конфиденциальность, доступность и целостность.

Информационная безопасность — защита конфиденциальности, целостности и доступности информации.

1. Конфиденциальность: обеспечение доступа к информации только авторизованным пользователям.

2. Целостность: обеспечение достоверности и полноты информации и методов её обработки.

3. Доступность: обеспечение доступа к информации и связанным с ней активам авторизованных пользователей по мере необходимости.

Информационная безопасность (англ. information security) — все аспекты, связанные с определением, достижением и поддержанием конфиденциальности, целостности, доступности, неотказуемости, подотчетности, аутентичности и достоверности информации или средств её обработки.

Безопасность информации (данных) (англ. information (data) security) — состояние защищенности информации (данных), при котором обеспечиваются её (их) конфиденциальность, доступность и целостность.

Безопасность информации (данных) определяется отсутствием недопустимого риска, связанного с утечкой информации по техническим каналам, несанкционированными и непреднамеренными воздействиями на данные и (или) на другие ресурсы автоматизированной информационной системы, используемые при применении информационной технологии.

Безопасность информации (при применении информационных технологий) (англ. IT security) — состояние защищенности информационной технологии, обеспечивающее безопасность информации, для обработки которой она применяется, и информационную безопасность автоматизированной информационной системы, в которой она реализована.

Безопасность автоматизированной информационной системы — состояние защищенности автоматизированной информационной системы, при котором обеспечиваются конфиденциальность, доступность, целостность, подотчетность и подлинность её ресурсов.

Информационная безопасность - защищенность информации и поддерживающей инфраструктуры от случайных или преднамеренных воздействий естественного или искусственного характера, которые могут нанести неприемлемый ущерб субъектам информационных отношений.

Поддерживающая инфраструктура - системы электро-, тепло-, водо-, газоснабжения, системы кондиционирования и т.д., а также обслуживающий персонал. Неприемлемый ущерб - ущерб, которым нельзя пренебречь.

Системный подход к описанию информационной безопасности предлагает выделить следующие составляющие информационной безопасности:

1. Законодательная, нормативно-правовая и научная база.

2. Структура и задачи органов (подразделений), обеспечивающих безопасность ИТ.

3. Организационно-технические и режимные меры и методы (Политика информационной безопасности).

4. Программно-технические способы и средства обеспечения информационной безопасности.

Целью реализации информационной безопасности какого-либо объекта является построение Системы обеспечения информационной безопасности данного объекта (СОИБ). Для построения и эффективной эксплуатации СОИБ необходимо:

• выявить требования защиты информации, специфические для данного объекта защиты;

• учесть требования национального и международного Законодательства;

• использовать наработанные практики (стандарты, методологии) построения подобных СОИБ;

• определить подразделения, ответственные за реализацию и поддержку СОИБ;

• распределить между подразделениями области ответственности в осуществлении требований СОИБ;

• на базе управления рисками информационной безопасности определить общие положения, технические и организационные требования, составляющие Политику информационной безопасности объекта защиты;

• реализовать требования Политики информационной безопасности, внедрив соответствующие программно-технические способы и средства защиты информации;

• реализовать Систему менеджмента (управления) информационной безопасности (СМИБ);

• используя СМИБ организовать регулярный контроль эффективности СОИБ и при необходимости пересмотр и корректировку СОИБ и СМИБ.

Как видно из последнего этапа работ, процесс реализации СОИБ непрерывный и циклично (после каждого пересмотра) возвращается к первому этапу, повторяя последовательно всё остальные. Так СОИБ корректируется для эффективного выполнения своих задач защиты информации и соответствия новым требованиям постоянно обновляющейся информационной системы.

Нормативные документы в области информационной безопасности

В Российской Федерации к нормативно-правовым актам в области информационной безопасности относятся:

• Акты федерального законодательства:

  • Международные договоры РФ;

  • Конституция РФ;

  • Законы федерального уровня (включая федеральные конституционные законы, кодексы);

  • Указы Президента РФ;

  • Постановления правительства РФ;

  • Нормативные правовые акты федеральных министерств и ведомств;

  • Нормативные правовые акты субъектов РФ, органов местного самоуправления и т. д.

Подробнее списки и содержание указанных нормативных документов в области информационной безопасности обсуждаются в разделе Информационное право.

К нормативно-методическим документам можно отнести

• Методические документы государственных органов России:

  • Доктрина информационной безопасности РФ;

  • Руководящие документы ФСТЭК (Гостехкомиссии России);

  • Приказы ФСБ;

• Стандарты информационной безопасности, из которых выделяют:

  • Международные стандарты;

  • Государственные (национальные) стандарты РФ;

  • Рекомендации по стандартизации;

  • Методические указания.

Органы (подразделения), обеспечивающие информационную безопасность

В зависимости от приложения деятельности в области защиты информации (в рамках государственных органов власти или коммерческих организаций), сама деятельность организуется специальными государственными органами (подразделениями), либо отделами (службами) предприятия.

Государственные органы РФ, контролирующие деятельность в области защиты информации:

• Комитет Государственной думы по безопасности;

• Совет безопасности России;

• Федеральная служба по техническому и экспортному контролю (ФСТЭК);

• Федеральная служба безопасности Российской Федерации (ФСБ России);

• Министерство внутренних дел Российской Федерации (МВД России);

• Федеральная служба по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).

Службы, организующие защиту информации на уровне предприятия

• Служба экономической безопасности;

• Служба безопасности персонала (Режимный отдел);

• Отдел кадров;

• Служба информационной безопасности.