Теоретический материал по дисциплине (учебник, учебное пособие, тексты лекций)

ЛЕКЦИЯ 1:ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ. СУЩНОСТЬ И ИСТОРИЧЕСКИЕ ЭТАПЫ ИХ РАЗВИТИЯ

Понятие ТЕХНОЛОГИЯ раньше относилось к сфере промышленного производства и означало систему взаимосвязанных способов обработки различных материалов и приемов изготовления того или иного вида продукции.

Информационная технология- это система методов и способов сбора, передачи, накопления, обработки, хранения, представления и использования информации на основе применения современных компьютерных и других технических средств.

Конкретная ИТ для своей реализации требует:

- комплекса необходимых технических средств;

- комплекса соответствующих программ (программного обеспечения), обеспечивающих работу КТС;

- организационно-методического обеспечения, увязывающего все технические средства и действия персонала в единый технологический процесс.

Современные ИТ обеспечения разных видов деятельности основаны на комплексном использовании различных типов информационных процессов в рамках единого технического комплекса на базе компьютерной техники. Рассмотрим основные определения и термины в области ИТ.

ИНФОРМАЦИЯ- это сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях и процессах, вне зависимости от формы их представления, которые могут быть записаны на материальном носителе.

ИНФОРМАТИЗАЦИЯ- организованный социально- экономический и научно- технический процесс создания оптимальных условий с целью удовлетворения информационных потребностей на основе формирования и использования информационных ресурсов посредством применения современных ИТ и развитой инфраструктуры.

ИТ - совокупность методов и программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, обработку, хранение и отображение информации с целью снижения трудоемкости ее использования, а также для повышения ее надежности и оперативности.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ- процессы сбора, обработки и накопления, хранения, поиска и распространения информации.

ДОКУМЕНТИРОВАННАЯ ИНФОРМАЦИЯ- информация, зафиксированная на материальном носителе и имеющая реквизиты для ее идентификации.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ - отдельные документы и массивы документов в информационных системах (библиотеках, архивах, фондах и др. инф.системах).

ПОЛЬЗОВАТЕЛЬ- СУБЪЕКТ, ОБРАЩАЮЩИЙСЯ ЗА ПОЛУЧЕНИЕМ НЕОБХОДИМЫХ ЕМУ инф-х ресурсов или инф-х технологий.

ИНФОРМАЦ. СИСТЕМА - упорядоченная совокупность документированной инф-ии и инф-х технологий.

Важная роль инф-х технологий в развитии общества заключается в ускорении процессов получения, распространения и использования обществом новых знаний.

Исторические этапы развития инф-х технологий

Первые инф.технологии возникли на земле несколько миллионов лет назад вместе с попытками общения людей между собой с помощью звуков. Следующий этап- возникновение письменности (5-6 тысячелетий назад) предоставил человечеству коллективную память. Она позволила реализовать полный набор процессов циркуляции и переработки инф-ии: сбор, передачу, переработку, хранение и доведение до адресата, а также фиксацию инф-ии на материальном носителе.

Первая символика была представлена в каменном веке в виде рисунков на камне - пиктографическое письмо. В бронзовом веке появились изображения повторяющихся систем понятий - идеограммы (идеографическое письмо). Эти примитивные инф-ые единицы превращаются с конца 4-го тысячелетия до н.э. в рисуночное иероглифическое письмо.

С развитием торговли улучшается числовая символика, которая первоначально состояла из 2-х чисел- единицы и двойки (больше2-много).Далее система счета получила развитие до 5 и 10 (пальцы руки).

В 3-м тысячелетии до н.э. в Вавилоне стала применяться клинописная запись счета. В этом веке в Крите складывается удобная для записи десятичная система счета.

За исторически короткий срок завершился инф-ый переход от образной (рисуночной) иероглифической системы письма к абстрактной, более удобной системе клинописи на сырых глиняных табличках.

Развитие письменной символики завершается в Европе в 15 в. возникновением современной пунктуации. Продолжается развиваться математическая символика. Появляются первые карты, которые отображали пространственное размещение объектов. Возникновение технической графики приходится на появления ранней письменности.

Исторические этапы развития инф-х коммуникационных технологий

Возникновение инф.ком-х технологий было связано с совершенствованием средств инф-х коммуникаций. Они возникли при появлении человеческой речи с ее нематериализованной инф-ей. В течение след.фазы- добумажной- осуществлялся переход ко все более совершенным формам носителей: переход к записям на сырых глиняных табличках с 4-го тыс до н.э. придал инф-ым коммуникациям динамический характер, изобретение папируса значительно повышало единичную емкость носителя и его разрешающую способность, появление пергамента влекло за собой появление оптимального носителя информации-книги (4 в. дон.э.).

Качественно новый характер стали иметь инф-ые коммуникации, когда в крупных государствах Древнего мира возникла почтовая связь: письменная инф-я теперь передавалась гонцами по эстафете. Появляются библиотеки для свободных граждан, которые становятся первыми центрами сосредоточения инф-х носителей на папирусных свитках для передачи их широкому кругу пользователей, первыми институтами массовой инф-ой коммуникации.

Бурное развитие инф-х коммуникационных технологий приходится на 10 в., когда бумага становится объектом промышленности. Это способствовало появлению инф-и в новой форме- авторских сочинениях. Книга приобрела функцию товара. Прогрессирует выпуск многотиражных книг, журналов, газет, первых энциклопедий.

Новый этап в развитии инф.техн. (19 в) сопровождался созданием почтовой связи как формы стабильных международных коммуникаций, фотографии(1879), изобретение телеграфа (1832), телефона (1876), радио (1895), бесприводной передачи изображения (1911) и промышленного телевидения ( с конца 20-х гг). Инф-ия становится одним из наиболее ценных по содержанию и массовых по форме продуктов цивилизации.

До второй половины 19 в. основой инф-х технологий являлось перо, чернильница и бухгалтерская книга. Коммуникация (связь) осуществлялась с помощью пакетов (депеш). Продуктивность инф-ой обработки была очень низкой. На смену ручной инф.тех. в конце 19 в. явилась механическая. Изобретение пишущей машинки, телефона, диктофона, модернизация системы общественной почты привели к изменениям в обработке инф-и. Изобретение во второй половине 60-х гг. больших производительных ЭВМ на периферии вычислительных центров дало возможность сместить акцент в инф-й технологии на обработку н6е формы, а содержания инф-и. Это явилось началом формирования электронной компьютерной технологии. Инф.технология управления предусматривает как минимум 3 важнейших компонента в обработке инф-и: учет, анализ и принятие решения. Начиная с 1970-х гг. образовалась тенденция перенесения центра тяжести развития АС на фундаментальные компоненты информационных технологий с максимальным применением человеко-машинных процедур.

С появлением ПК модернизируется идея АС: наступает отказ от вычислительных центров и централизации управления, все более утверждается концепция перехода к распределенному вычислительному потенциалу, повышению однородности технологии обработки информации и децентрализации управления.

ЛЕКЦИЯ 2: Компьютерные средства - основная база дальнейшего развития современных типов ИТ

Разные типы современных компьютерных инф-х технологий основаны обычно на использовании:

- комплекса технических средств, базирующего на компьютерах;

- системы программных средств, обеспечивающих функционирование комплекса технических средств;

- системы организационно-методического обеспечения, увязывающей использование тех. Средств и деятельность управленческого персонала в единый технологический процесс реализации конкретной функции инф-ого обеспечения управленческой деятельности.

Современные средства компьютерной техники можно классифицировать как:

- ПК;

- корпоративные компьютеры;

- суперкомпьютеры.

ПК- это вычислительные системы с ресурсами, полностью направленными на обеспечение деятельности одного управленческого работника. Это наиболее многочисленный класс ВТ, в составе которого можно выделить ПК IBM PC и совместимые с ними компьютеры, а также ПК Macintosh фирмы Apple.

Корпоративные компьютеры (мини-ЭВМ) представляют собой вычислит. Системы, обеспечивающие совместную деятельность большого количества интеллектуальных работников в какой-либо организации, проекте при использовании единых информационно-вычислительных ресурсов.

Суперкомпьютеры представляют собой вычислит.системы с предельными характеристиками вычислительной мощности и информационных ресурсов и используются в военной и космической областях, в научных исследованиях, прогнозировании погоды.

Программные средства современных инф-х технологий подразделяются на системные и прикладные.

Системные программные средства необходимы для обеспечения деятельности компьютерных систем как таковых. В их состав входят:

- тестовые и диагностические программы – необходимы для определения работоспособности отдельных узлов компьютера и компонентов программно-файловых систем, для устранения выявленных неисправностей;

- антивирусные программы- с помощью них выявляются и устраняются вирусы, нарушающие нормальную работу ВТ;

- операционные системы - это основные системные программные комплексы, обеспечивающие: тестирование работоспособности ВС и ее настройку при включении, синхронное и эффективное воздействие всех аппаратных и программных компонентов ВС при ее функционировании, эффективное взаимодействие пользователя с ВС. ОС бывают: однопользовательские однозначные (MS-DOS, DR-DOS), однопользовательские многозначные(OS/2, WINDOWS 98), многопользовательские (семейства UNIX);

- командно- файловые процессоры (оболочки)- организуют взаимодействие пользователя с ВС на принципах, отличных от реализуемых ОС, с целью облегчения работы пользователя или предоставления ему дополнительных возможностей (например, NORTON Commander).

Исторические этапы и перспективы развития Компьютерной техники

В конце 30-х- нач.40-х гг. XX столетия к созданию многофункциональной вычислительной машины приступили одновременно в США, Великобритании, Германии и СССР- модели первого поколения ЭВМ. Технической базой той техники служили ламповый диод, триод и ламповый триггер. Стремительное развитие и совершенствование ЭВМ пошло по двум направлениям: электромеханическому- на основе использования реле, и цифровому- с применением электронных схем. Идею автоматической цифровой ЭВМ использует в 1937 г. доцент Дж.Атанасов (США) и в 1939 г. создает свой настольный персональный компьютер. В нашей стране в конце 1930-х гг. разработкой ЭВМ занимался С.А.Лебедев.

К концу 2-й мировой войны во всех вышеперечисленных странах в строгой секретности уже функционировали свои ЭВМ: ЭНИАК, Машина Тьюринга, Колосс, Колосс-Марк-2, МЭСМ. Однако они были все еще механическими устройствами. Первые ЭВМ с программой были выполнены в 1946 г.и назывались ЭДСАК. У них была пятиблочная структура ( структура фон Неймана): входное устройство- для ввода данных, выходное устройство- для выдачи результатов решения задачи и операций над данными, запоминающее устройство- для хранения инф-и, УУ- для орг-ии управления и взаимодействия узлов ЭВМ, и арифметическое устройство- для основных арифм., действий, логических операций.

Итак, чтобы общаться с ЭВМ, пришлось написать программы на машинном языке- автокоде или на языке Ассемблера. Однако написание программ на том языке было очень трудоемким, поэтому были разработаны др. языки, языки программирования высокого уровня: Си, Си++, Паскаль, Бейсик, Лого, Фортран, Лисп и др.

Второе поколение ЭВМ функционировало в период с 1965г. до конца 1970-х гг. Машины этого поколения имели расширенную и усовершенствованную архитектуру, качественное программное обеспечение, интерфейс для общения человека с ЭВМ.

Третье поколение компьютерной техники представляют машины серии IBM-360, IBM-370 (США) и М-10 (СССР), основанные на интегральных микросхемах с высоким быстродействием (скоростью обработки информации) и совместимостью машинных языков.

Четвертое поколение ЭВМ базируется уже на больших интегральных микросхемах (БИС) (ОЗУ, ПЗУ) с применением микропроцессоров (сер.1970 –х –конец 1980-х гг.).

ЭВМ 5-го поколения разрабатываются с нач.90-х гг. до настоящего времени и используют ОС, удобный для пользователя интерфейс на естественном языке, объемное ПО, включающее в себя разнообразные БД.

Разработка последующих поколений ЭВМ ведется с использованием больших интегральных схем повышенной степени интеграции, возможности оптоэлектроники (лазеров, голографии).

По параметрам ПК делятся на:

1. суперЭВМ: производительность 1000-100000 MIPS- миллион операций в секунду над числами с фиксированной запятой, оперативная память-2000-10000 Мб, разрядность 128 бит;

2. большие ЭВМ: произ-ть 2000-10000, ОЗУ-256-10000 Мб, разрядность 32-64 бит;

3. мини- ЭВМ: произ-ть 1-100, ОЗУ-16-512 Мб, разрядность 16-64 бит;

4. микро- ЭВМ: произ-ть 1-100, ОЗУ-4-256 Мб, разрядность 16-64 бит;

По архитектуре, количеству и типу процессоров:

1. ЭВМ классической архитектуры (архитектура фон Неймана);

2. Многопроцессорная архитектура представляет собой несколько параллельно соединенных микропроцессоров, выполняющих различные операции для решения одной задачи;

3. Архитектура с параллельным процессором, работа которого заключается в параллельной обработке данных под управлением одного УУ.

По назначению:

1. бытовые (проблемно-ориентированные)- ПК небольшой мощности, для выполнения ограниченного набора операций;

2. учебные (универсальные)- это ПК, предназначенные для представления образовательных услуг. Основой ПО являются учебные комплексы, тренажеры, проектирующие системы, системы машинной графики, библиотеки стандартных данных, БД и т.д.;

3. профессиональные специализированные- ПК, выполняющие высокотехнологические операции управления и сортировки данных, анализ работы механизмов и устройств.

По быстродействию:

1. ПК с быстродействием 103-104 операций в секунду;

2. ПК с быстродействием 104-106 операций в секунду;

3. ПК с быстродействием 105-107 операций в секунду;

4. ПК с быстродействием 106-108 операций в секунду;

5. ПК с быстродействием 108-1012 операций в секунду;

6. ПК с быстродействием 1012-1024 операций в секунду;

По конструктивному исполнению:

1. Стационарные - ПК, которые не имеют автономного питания и предназначены на рабочем месте;

2. Мобильные - ПК с автономным питанием, к которым относятся переносные, блокнотные, мини- блокнотные, карманные ЭВМ.

По составу элементов логической части:

1. ПК на основе электронных ламп;

2. ПК на основе транзисторов;

3. ПК на основе интегральных схем;

4. ПК на основе больших интегральных схем;

5. ПК на основе сверхбольших интегральных схем;

6. ПК на основе жидких кристаллов.

ЛЕКЦИЯ 3: УСТРОЙСТВО ПЭВМ. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПЭВМ

ПЭВМ включает в свой состав следующие основные устройства: системный блок, монитор, клавиатуру. Кроме того, к ПЭВМ могут подключаться дополнительные устройства, их называют периферийными: принтер, манипулятор мышь, джойстик, сканер, звуковая приставка, дисководы для работы с лазерным диском (CD-ROM), модем, стример, графопостроитель, цифровая фотокамера, графический планшет. Рассмотрим назначение и свойства названных элементов.

Системный блок ПЭВМ содержит следующие элементы:

- системная (материнская) плата;

- дисководы для работы с гибкими дисками;

- жесткий диск;

- блок питания;

- громкоговоритель;

- порты ввода-вывода.

Основным элементом является системная плата. На системной плате располагаются следующие элементы:

- микропроцессор;

- сопроцессор;

- платы оперативной памяти;

- микросхемы быстрой памяти (КЭШ);

- микросхема базовой системы ввода-вывода (BIOS);

- системная шина;

- контроллеры (платы расширения), управляющие различными устройствами (дисководом, монитором, мышью и т.д.).

Основной микропроцессор- это микросхема, которая производит все операции ПЭВМ, осуществляет управление всеми системами и элементами ПК, т.е. является главным элементом компьютера.

Главными характеристиками процессора являются разрядность и тактовая частота (скорость ПЭВМ).