Бабошко О.И. КЛ_ИТвЛД

20

чувствительность к нажатию, количество кнопок и возможность скроллинга (прокрутки);

-сканер - устройство для ввода плоского изображения с бумаги или других поверхностей. Сканеры бывают ручные, планшетные, барабанные, проекционные и т.д. Основными характеристиками сканеров являются скорость сканирования, разрешающая способность сканирования, возможность цветного сканирования;

-манипуляторы (трекбол, трекпад, гачпад, сенсорный экран, пенмаус);

-игровые устройства (джойстик, геймпад);

-устройства для графического ввода информации (графический планшет

идигитайзер, световое перо);

-устройства для ввода объѐмных изображений (цифровой фотоаппарат,

цифровая видеокамера, Web-камера, TV-тюнер).

-устройства для ввода звуковой информации (цифровой микрофон,

цифровой диктофон, MIDI-клавиатура).

Устройство вывода - устройство, позволяющее выводить информацию из памяти компьютера. К устройствам вывода относятся:

-монитор (дисплей) - устройство для вывода текстовой и графической информации на экран. Мониторы бывают электроннолучевые (цветные и монохромные), жидкокристаллические, плазменные и т.д. Основными характеристиками мониторов являются разрешающая способность экрана, число отображаемых цветов и частота кадровой развѐртки;

-принтер - устройство для вывода текстовой и графической информации на бумагу с помощью построчной распечатки. Принтеры бывают матричные, струйные, лазерные и т.д. Основными характеристиками принтеров являются скорость печати, разрешающая способность печати, возможность цветной печати и автоматической подачи листов;

-плоттер (графопостроитель) - устройство для вывода графической информации на бумагу или другую поверхность с помощью черчения или разрезания;

-видеопроектор - устройство для вывода графической информации на настенный экран с помощью проецирования изображения;

-устройства для вывода звуковой информации (звуковые колонки, циф-

ровые наушники).

Устройство обработки информации - устройство, позволяющее произ-

водить вычисления и преобразования над информацией. К устройствам обработки информации относятся:

-процессор (микропроцессор) - устройство для арифметико-логической обработки информации и для управления этой информацией (Pentium, Celeron, Athlon, Duron, Cyrix). Процессоры бывают CISC (с расширенной системой команд) и RISC (с сокращѐнной системой команд). Процессоры содержат АЛУ, УУ, регистры, кэш-память и математический сопроцессор;

-видеокарта (видеоадаптер, видеоконтроллер) — устройство для проведения операций по формированию изображения на экране. Основными типами видеокарт являются MDA, CGA, EGA, VGA и SVGA;

21

-звуковая карта — устройство для проведения операций по обработке звука, речи, музыки.

Запоминающее устройство - устройство, позволяющее записывать, хранить и считывать информацию. К запоминающим устройствам относятся:

-постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, постоянная память) -

микросхема для длительного хранения информации, когда ПК выключен;

-оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, оперативная память) -

микросхема для временного хранения информации, когда ПК включѐн;

-внешние запоминающие устройства (ВЗУ, внешняя память) - устройства для сохранения информации вне компьютера и на жѐстком диске ПК: дисковые накопители, накопители на магнитной ленте (стример, цифровой магнитофон), накопители на перфокартах и перфолентах;

-устройство быстрой памяти (кэш-память) - устройство, запоминающее определѐнное количество последних операций на ПК и позволяющее процессору осуществлять к ним быстрый доступ без использования шины;

-устройство сверхбыстрой памяти (регистровая память);

-устройство энергонезависимой памяти (CMOS-память);

-устройство графической памяти (видеопамять).

Дисковые накопители (дисководы) позволяют записывать информацию на какой-либо диск или считывать информацию с диска. К таким дискам относятся:

-гибкие магнитные диски (дискета). Дискеты размером 3,5 дюйма позволяют хранить 1,44 МБ информации.

-оптические компакт-диски (лазерные диски). Компакт-диски позволяют хранить до 700 МБ информации: CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) -

компакт-диски только для чтения; CD-R (Compact Disk Recordable) - ком- пакт-диски с возможностью одноразовой записи; CD-RW (Compact Disk Rewritable) - многократно перезаписываемые компакт-диски;

-жѐсткие магнитные диски (винчестер). Винчестеры позволяют хранить до нескольких ТБ информации (рис. 3)

Рисунок 3 – Жѐсткий диск «винчестер»

22

-цифровые видеодиски (DVD). Диски DVD позволяют хранить от 4 до 17 ГБ информации;

-FLASH-карты. Сменные диски FLASH-памяти позволяют хранить до 1 ГБ информации;

-магнитооптические диски.

Другие диски (флоптические диски, ZIP-диски, JAZZ-диски и др.). Устройство обмена информацией - устройство, позволяющее передавать

иполучать информацию. К устройствам обмена информацией относятся:

-модем - устройство для приѐма и передачи информации через телефонную линию или др. каналы связи. Модем использует процессы модуляции и демодуляции. Модемы бывают внешние и внутренние. Основной характеристикой модема является скорость преобразования цифровой информации в аналоговую и наоборот, непрерывного сигнала в дискретный;

-сетевая карта (сетевой адаптер) - устройство для приѐма и передачи информации непосредственно через цифровой кабель по компьютерной сети;

-устройства виртуальной реальности и штурвально-педальные уст-

ройства (виртуальные руль, педали, перчатки, костюм, шлем, очки, сфера);

-устройства связи (мобильные телефоны, смартфоны и т.д.).

Вспомогательное устройство не участвует в работе с информацией и выполняет дополнительные функции по обслуживанию компьютера. К вспомогательным устройствам относятся: системные часы, блок питания, источник бесперебойного питания (ИБП), вентилятор, кулер.

2.4 Аппаратно-программные средства уровней потоков для управления лесным хозяйством

Важное значение для лесного хозяйства имеет локальная вычислительная сеть (ЛВС), которая представляет собой коммуникационную систему, позволяющую объединить друг с другом однотипные и разнородные средства вычислительной техники. Объединение происходит по телефонным и телеграфным каналам, радиоканалам, инфракрасным и микроволновым каналам связи.

Предприятия лесного хозяйства рассредоточены по всей территории России и создание ЛВС и глобальной сети отрасли – основа информационной системы лесных ресурсов России (ИСЛР).

Существует три уровня информационных потоков в ИСЛР (по рекомендациям ВНИИЦлесресурс):

1. Предприятие (лесничество, лесоустроительная экспедиция). Основным компонентом информационной системы является повыдельная

совмещенная база данных, позволяющая наиболее рационально использовать возможности традиционных таксационных баз данных регионального типа и геоинформационных систем для ввода, хранения, обработки и выдачи картографической информации.

23

Вминимальной комплектации ЛВС состоит из 3 персональных ПК-компьютеров, один из которых является ядром графической станции, второй

-повыдельной базы данных, а третий - станции связи.

Всостав графической станции входят периферийные устройства:

-для ввода (или актуализации) картографической информации графические планшеты формата не менее АЗ;

-для вывода твердых копий карт могут применяться различные устройства

-от дорогих рулонных графопостроителей формата АО и струйных цветных принтеров до обычных черно-белых принтеров (с широкой кареткой).

Компьютер для организации повыдельной базы данных может иметь жесткий дисковод с большим объемом памяти (при необходимости) или иметь дополнительный сетевой дисковод. Компьютер для подключения через модемы к линии связи может быть менее мощным.

Все компьютеры замыкаются в локальную сеть с использованием единых программно-аппаратных средств с предусмотренными внешними выходами по коммутируемым телефонным и телеграфным каналам. Наиболее распространенными в России в настоящее время являются сети, использующие ППО фирмы Novell (Arknet, Ethernet).

Основой специализированного математического обеспечения является совмещенная повыдельная база данных, функционирующая в наиболее распространенных системах (DOS, WINDOWS) и согласованная по входным и выходным форматам данных по всей информационной цепочке Федеральной службы лесного хозяйства России.

Самый нижний уровень - лесничество - также должен быть оборудован, по крайней мере, одним компьютером, подключенным через линии связи к ЛВС предприятия

2. Региональное управление лесного хозяйства, лесоустроительное предприятие.

Принципиального отличия ЛВС регионального уровня управления лесным хозяйством от ЛВС предприятий нет. Отличие может заключаться в подключении в сеть дополнительных компьютеров и файл-сервера, обеспечивающего быстродействие и обладающего существенно большими резервами ОЗУ и памяти на внешних носителях (например, CD-ROM).

В составе графической станции должны быть предусмотрены программ- но-аппаратные средства введения и обработки аэрокосмической информации - сканерные либо другие устройства для ввода снимков и программного обеспечения для обработки изображений, а также средства получения высококачественных твердых копий картографических материалов.

3. На уровне Федеральной службы лесного хозяйства России информация первично собирается и обрабатывается ВНИИЦлесресурсом.

На базе ВНИИЦлесресурс организовываются 3-4 локальные сети по комплексным крупным проблемам, например, сбора, обработки и анализа материалов Государственных учетов лесного фонда (ГУЛФ); мониторинга изменения лесных ресурсов под воздействием природных и антропогенных факторов; контроля рубок главного пользования и процессов лесовосстановления и др. Эти

24

ЛВС должны быть тесно взаимосвязаны друг с другом и функционировать на единых программно-аппаратных средствах.

Задачи оперативного контроля быстродействующих катастрофических воздействий на лес (пожары, наводнения, антропогенные катастрофы и т. п.) требуют создания системы мониторинга реального времени, что предполагает на базе ВНИИЦлесресурс наличие станции приема оперативной аэрокосмической информации. В этом направлении наиболее перспективными средствами являются видеосистемы, передающие информацию дистанционного зондирования цифровом виде с автоматической координатной привязкой для непосредственного ввода в геоинформационные системы.

Для обеспечения функционирования распределенной информационной системы ВНИИЦлесресурса необходим мощный файл-сервер. Информационная система ВНИИЦлесресурса имеет непосредственные выходы в Информационную систему Федеральной службы лесного хозяйства России - через модемные устройства.

Информационная система Федеральной службы лесного хозяйства России базируется на единой локальной сети с достаточно мощным файл-сервером. Отличительная черта системы - существенно меньшее число устройств для ввода информации (информация получается по линиям связи по запросам) и развитая система отображения.

Вопросы для самоконтроля:

1)Дайте определение персонального компьютера. Что составляет его «минимальную» конфигурацию?

2)По каким признакам классифицируются ЭВМ?

3)Что называется архитектурой компьютера?

4)Дайте характеристику системного блока.

5)Что такое микропроцессор и какова его роль?

6)Перечислите функции материнской платы.

7)Назовите типы устройств ввода и вывода информации.

8)Перечислите виды носителей информации.

9)Для чего предназначена сетевая карта?

10)Перечислите уровни информационных потоков для управления лесным хозяйством, дайте их характеристику.

25

ЛЕКЦИЯ 3 – ПРОГРАМНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Вопросы лекции:

3.1Структура программного обеспечения

3.2Системное программное обеспечение

3.3Операционные системы DOS и Windows

3.4Прикладное программное обеспечение

3.1 Структура программного обеспечения

Программное обеспечение (ПО, software) – это совокупность программ, используемых компьютерами.

По финансовой оплате компьютерные программы делятся на бесплатные (freeware), условно-бесплатные (shareware), рекламно-оплачиваемые (adware) и

платные ( commercialware).

В зависимости от функции, выполняемых программным обеспечением, его можно разделить на три группы: системное (базовое) ПО, прикладное ПО и системны программирования (инструментальные средства) (рис. 4).

Рисунок 4 – Структура программного обеспечения

Системное программное обеспечение – это совокупность программных средств, предназначенных для поддержания функционирования компьютера и управления его устройствами.

Прикладное программное обеспечение - совокупность программ, посред-

ством которых пользователь решает свои информационные задачи, не прибегая к системам программирования

Системы программирования это комплекс инструментальных программных средств, обеспечивающий создание, модификацию и отладку компьютерных программ на одном из языков программирования. В состав системы программирования входит язык программирования и специальные программные обслуживающие средства. С помощью систем программирования пользователь имеет возможность самостоятельно конструировать программы для управления компьютером.

26

3.2 Системное программное обеспечение

Системные программы содержат базовые функции для организации процесса поиска и обработки информации, обслуживания составных частей компьютера и предоставляют пользователю удобные способы диалога с компьютером. К классу системных программ относятся следующие группы программного обеспечения:

1. Операционные системы (ОС) - это системный комплекс взаимосвязанных программ, который служит посредником при организации диалога пользователя с компьютером, управляет распределением и использованием компьютерных ресурсов, руководит работой всех аппаратных средств компьютера. От операционной системы зависит качество работы ПК и удобство работы пользователя. Она обеспечивает организацию процесса вычислений и обработки, распределение ресурсов (оперативной и дисковой памяти), запуск и завершение программ пользователя, способ общения пользователя с компьютером (интерфейс). Использование операционной системы делает программное обеспечение более общим: программы могут работать на любом компьютере, на котором можно запустить эту операционную систему, поскольку взаимодействуют с операционной системой, а не с аппаратурой. Различают три типа операционных систем: общего назначения, специального назначения, и ОС основанные на графическом интерфейсе.

Различают три типа операционных систем общего назначения: поддерживающие однопрограммный режим работы и диалоговый способ общения, обеспечивающие пакетную обработку задач в режиме мультипрограммирования и операционные системы разделения времени.

ОС общего назначения, поддерживающие однопрограммный режим ра-

боты и диалоговый способ общения включают в себя средства, обеспечивающие ввод и вывод информации, управляют работой системных обрабатывающих программ - трансляторов, редакторов, предоставляют пользователю сведения о ходе выполнения задач, обеспечивают работу с библиотеками, их называют мониторными. Они не повышают производительности ЭВМ, но позволяют программисту вмешиваться в ход выполнения задания.

ОС общего назначения, обеспечивающие пакетную обработку задач в режиме мультипрограммирования, применяются в вычислительных системах средней и большой производительности. Операционная система должна выполнять рациональное планирование работ по обработке всех поступающих задач (комплекс мероприятий по вводу задач в ЭВМ, распознаванию их характеристик, размещению всех входных наборов данных на внешних носителях, организации входных и выходных очередей).

Режим разделения времени создает иллюзию одновременного доступа нескольких пользователей ко всем вычислительным ресурсам вычислительной системы. Каждый пользователь общается с системой так, как если бы ему одному принадлежали все вычислительные ресурсы: он может остановить выполнение своей задачи в нужном месте, с заданного места выполнить свою программу по командам и т.д. Пропускная способность вычислительной сис-

27

темы в режиме разделения времени ниже, чем при обработке задач в режиме мультипрограммирования, из-за накладных расходов ОС, вызванных частыми переключениями процессора и главным образом многочисленными переносами задач на жесткий диск и обратно, то есть свопингами. Использование операционных систем общего назначения в условиях работы конкретного пользователя часто означает явную избыточность многих системных средств. В таких случаях применяют ОС специального назначения.

К операционным системам специального назначения относятся Ос, пред-

назначенные для решения задач реального времени, для организации работы вычислительных сетей и др. Операционные системы реального времени отличаются от операционных систем общего назначения в первую очередь тем, что поступающая в систему информация обязательно должна быть обработана в течение заданных интервалов времени (эти интервалы времени нельзя превышать). Кроме того запросы на обработку могут поступать в непредсказуемые моменты времени. Поэтому такие операционные системы должны обеспечить некоторые дополнительные возможности, например, создание постоянных задач. При работе в режиме реального времени, возможно, возникновение очередей запросов на обработку, поэтому операционная система должна организовать такие очереди и их обслуживание в соответствии с заданной дисциплиной.

Примером операционных систем, основанных на графическом интер-

фейсе, относятся операционные системы DOS и Windows.

Оболочка Windows включает в себя множество компонентов и обеспечивает пользователям различной квалификации комфортные условия работы. От пользователя не требуется ввод директив с клавиатуры в виде текстовых строк. Необходимо только внимательно смотреть на экран и выбирать из предлагаемого набора требуемую операцию с помощью манипулятора мышь. Понятие "графически-ориентированный" включает в себя для Windows соответствие изображения на экране последующему изображению на твердой копии (распечатке).

2.Драйверы - это программы, обеспечивающие взаимодействие прикладных программ и операционной системы с внешними устройствами. Именно драйверы отвечают за обработку информации, поступающей от таких внешних устройств, как клавиатура, мышь, модем, видеокарта, графический ускоритель, CD-ROM, DVD-ROM, сетевая карта и т. д. Большинство ОС содержат в комплекте поставки многие драйверы, и программа установки ОС устанавливает те драйверы, которые нужны для поддержки устройств и функций ОС, указанных пользователем. Драйверы для различных ОС часто появляются вместе с новыми устройствами или контроллерами.

3.Диалоговые оболочки (файловые менеджеры) - это комплексы программ, создающих для пользователя удобный интерфейс. Одной из известных на данный момент времени оболочек являются Windows Commander и Total Commander - улучшенные аналоги популярной программы 90-х гг. Norton Commander. Программы-оболочки позволяют создавать, просматривать, редактировать, копировать, перемещать, переименовывать файлы и каталоги, выполнять другие операции с файлами. По внешнему виду диалоговые оболочки подраз-

28

деляются на текстовые (например, Norton Commander) и графические (Windows 3.1).

4. Утилиты (сервисные программы) — это программы вспомогательного назначения для дополнения и улучшения характеристик файловой системы или устройств ПК. Многие из утилит обладают развитым диалоговым интерфейсом и приближаются к оболочкам. Одним из лучших многофункциональных комплектов утилит является Norton Utilities фирмы Symantec, состоящий из нескольких десятков программ.

Чаще всего используются следующие типы утилит:

-программы резервирования - позволяют быстро скопировать нужную информацию, находящуюся на жестком диске компьютера, на дискеты, диск;

-антивирусные программы - предназначены для выявления компьютерных вирусов и борьбы с ними, а также для предотвращения их проникновения и защиты информации на ПК (Doctor Web, AVP Kaspersky, Avast);

-программы-архиваторы - программы для сжатия информации в файлах с целью более удобного хранения этой информации. Позволяют за счет применения специальных методов «упаковки» информации сжимать информацию на дисках, т.е. создавать копии файлов меньшего размера, а также объединять копии нескольких файлов в один архивный файл. Например, наиболее известные архиваторы WinRar, WinZip, Arj позволяют архивировать файлы в форматах Rar, Zip, Arj и т.д.;

-программы-русификаторы - приспосабливают другие программы (обычно ОС) для работы с русскими буквами;

-программы для диагностики компьютера - позволяют проверить кон-

фигурацию ПК, позволяют выявить дефекты дисков и предотвратить потерю данных, хранящихся на дисках (утилита Norton Disk Doctor проверяет диск на наличие повреждений и пытается их исправить);

-программы для оптимизации дисков - обеспечивают более быстрый доступ к информации на диске за счет оптимизации размещения данных на диске (утилита Speed Disk - дефрагментирование записей на дисках);

-программы ограничения доступа - позволяют защитить хранящиеся на компьютере данные от нежелательных пользователей (утилита Diskreet - шифрование файлов и создание дисков, защищенных паролем от произвольного доступа;

-программы удаления приложений - обеспечивают корректное удаление комплексов программ. Многие комплексы программ содержат программы установки, но не содержат средств для удаления этих комплексов с компьютера. Многие комплексы программ записывают свои файлы в системные каталоги, вносят изменения в файлы конфигурации ОС. Все эти изменения вручную корректно удалить не так-то просто.

Кроме того, к системным программам также можно отнести: Сетевые программы (программы сетевого доступа, программы перекачки файлов, сервера сетевых служб) и опасные программы (компьютерные вирусы, шпионские программы).

29

3.3 Операционные системы DOS и Windows

Одной из самых распространѐнных операционных систем до середины

90-х годов была дисковая ОС фирмы Microsoft MS DOS (Microsoft Disk Operating System). К основным достоинствам MS DOS можно отнести следующее: развитый командный язык, возможность организации многоуровневых каталогов, возможность работы со всеми последовательными устройствами как с файлами, возможность подключения драйверов внешних устройств.

В операционную систему MS DOS входят следующие основные модули: базовая система ввода-вывода (BIOS); блок начальной загрузки (Boot Record); модуль расширения BIOS; модуль обработки прерываний; командный процессор (COMMAND.COM); файлы драйверы и утилиты, выполняющие различные сервисные функции.

Базовая система ввода-вывода находится в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) системного блока. Остальные модули записаны на магнитном диске. Блок начальной загрузки – это небольшая программа, состоящая из набора программ, обслуживающих ввод-вывод на периферийные устройства, передает управление загружаемому с диска командному процессору. Модуль обработки прерываний взаимодействует с прикладными программами и обеспечивает работу файловой системы, устройств, обслуживает завершение работы программ, обрабатывает ошибки. Командный процессор выполняет приѐм, анализ и исполнение команд пользователя, обращѐнных к ОС, и обрабатывает командные файлы.

Широкую популярность получила операционная система Windows. Есть несколько версий этой системы – 95, 98, 2000, Ме, NT, ХР, Vista, Windows 7, Windows 10. На многих ПК используется версия ХР, Windows 7 и Windows 10 требуют от компьютера большей мощности, из-за чего компьютер часто притормаживает.

Графическая оболочка ОС Windows обеспечивает взаимодействие пользователя с компьютером в форме диалога с использованием ввода и вывода на экран дисплея графической информации, управления программами с помощью пиктограмм, меню, окон, панелей (управления, задач, инструментов) и других элементов управления. Основными элементами графического интерфейса Windows являются: рабочий стол с пиктограммами; панель задач, на которой размещаются программные кнопки, индикаторы; главное меню (кнопка Пуск); контекстное меню. Так как, в Windows применен графический пользовательский интерфейс, то основным устройством управления программами является манипулятор мышь.

К достоинствам ОС Windows можно отнести следующее: совместимость с DOS-приложениями; единый пользовательский интерфейс; возможность выполнения одновременно нескольких задач; унифицированный пользовательский интерфейс; доступность свей оперативной памяти ПК для выполнения больших программ; унифицирован обмен данными между программами и т. д.