Информационные технологии

ЭВМ первого поколения обладали небольшим быстродействием в несколько десятков тыс. оп./с. В качестве внутренней памяти применялись ферритовые сердечники. Основной недостаток этих ЭВМ - рассогласование быстродействия внутренней памяти, с одной стороны, и арифметико-логического устройства (АЛУ), а также устройства управления (УУ) с другой стороны, за счет различной элементной базы. Общее быстродействие определялось более медленным компонентом - внутренней памятью и снижало общий эффект. Уже в ЭВМ первого поколения делались попытки ликвидировать этот недостаток путем асинхронизации работы устройств и введения буферизации вывода, когда передаваемая информация «сбрасывается» в буфер, освобождая устройство для дальнейшей работы (принцип автономии). Таким образом, для работы устройств ввода-вывода использовалась собственная память.



Таблица 2.1

Характеристика поколений ЭВМ

Параметры сравнения	Поколения ЭВМ
	Первое	Второе	Третье	Четвертое
Период времени	1946 - 1959	1960 - 1969	1970 - 1979	С 1980 г.
Элементная база (для УУ и АЛУ)	Электронные (или электрические) лампы	Полупроводники (транзисторы)	Интегральные схемы	Большие интегральные схемы (БИС)
Основной тип ЭВМ	Большие	Большие	Малые (мини)	Микро
Основные устройства ввода	Пульт, перфокарточный и перфоленточный ввод	Добавился алфавитно-цифровой дисплей, клавиатура	Алфавитно-цифровой дисплей, клавиатура	Цветной графический дисплей, сканер, клавиатура
Основные устройства вывода	Алфавитно-цифровое печатающее устройство (АЦПУ), перфоленточный вывод	Алфавитно-цифровое печатающее устройства (АЦПУ), перфоленточный вывод	Графопостроитель, принтер	Графопостроитель, принтер
Внешняя память	Магнитные ленты и барабаны, перфоленты и перфокарты	Добавился магнитный диск	Магнитный диск	Магнитные и оптические диски
Ключевые решения в ПО	Универсальные языки программирования, трансляторы	Пакетные ОС, оптимизирующие трансляторы	Интерактивные ОС, структурированные языки программирования	Дружественность ПО, сетевые ОС
Режим работы ЭВМ	Однопрограммный	Пакетный	Разделения времени	Персональная работа и сетевая обработка данных
Цель использования ЭВМ	Научно-технические расчеты	Научно-технические и экономические расчеты	Управление и экономические расчеты	Телекоммуникации, информационное обслуживание и управление
Критерий эффективности использования ЭВМ	Машинные ресурсы	Машинные ресурсы	Человеческие ресурсы: трудоемкость разработки и сопровождения программ	Трудоемкость формализации профессиональных знаний, полнота и скорость доступа к данным
Расположение пользователя	Машинный зал	Отдельное помещение	Терминальный зал	Рабочий стол или произвольное мобильное
Тип пользователя	Инженер-программист	Профессиональный программист	Пользователь с навыками программирования	Пользователь с общей компьютерной подготовкой

Существенным функциональным ограничением ЭВМ первого поколения являлась ориентация на выполнение арифметических операций. При попытках приспособления для задач анализа они оказывались неэффективными.

Языков программирования как таковых еще не было, и для кодирования своих алгоритмов программисты использовали машинные команды или ассемблеры. Это усложняло и затягивало процесс программирования. К концу 50-х годов средства программирования претерпевают принципиальные изменения: осуществляется переход к автоматизации программирования с помощью универсальных языков и библиотек стандартных программ. Использование универсальных языков повлекло возникновение трансляторов.

Программы выполнялись позадачно, т.е. оператору надо было следить за ходом решения задачи и при достижении конца самому инициировать выполнение следующей задачи.

Начало современной эры использования ЭВМ в нашей стране относят к 1950 году, когда в институте электротехники АН УССР под руководством С.А. Лебедева была создана первая отечественная ЭВМ под названием МЭСМ - Малая Электронная Счетная Машина. В течение первого этапа развития средств вычислительной техники в нашей стране создан ряд ЭВМ: БЭСМ, Стрела, Урал, М-2.

Второе поколение ЭВМ - это переход к транзисторной элементной базе, появление первых мини-ЭВМ.

Получает дальнейшее развитие принцип автономии - он реализуется уже на уровне отдельных устройств, что выражается в их модульной структуре. Устройства ввода-вывода снабжаются собственными УУ (называемыми контроллерами), что позволило освободить центральное УУ от управления операциями ввода-вывода.

Совершенствование и удешевление ЭВМ привели к снижению удельной стоимости машинного времени и вычислительных ресурсов в общей стоимости автоматизированного решения задачи обработки данных, в то же время расходы на разработку программ (т.е. программирование) почти не снижались, а в ряде случаев имели тенденции к росту. Таким образом, назревала необходимость повышения эффективности программирования, которая начала реализовываться во втором поколении ЭВМ и получает развитие до настоящего времени.

Начинается разработка на базе библиотек стандартных программ интегрированных систем, обладающих свойством переносимости, т.е. функционирования на ЭВМ разных марок. Наиболее часто используемые программные средства выделяются в ППП для решения задач определенного класса.

Совершенствуется технология выполнения программ на ЭВМ: создаются специальные программные средства - системное ПО.

Цель создания системного ПО - ускорение и упрощение перехода процессором от одной задачи к другой. Появились первые системы пакетной обработки, которые просто автоматизировали запуск одной программ за другой и тем самым увеличивали коэффициент загрузки процессора. Эти системы явились прообразом современных ОС, они стали первыми системными программами, предназначенными для управления вычислительным процессом. В ходе реализации систем пакетной обработки был разработан формализованный язык управления заданиями, с помощью которого программист сообщал системе и оператору, какую работу он хочет выполнить на вычислительной машине. Совокупность нескольких заданий, как правило, в виде колоды перфокарт, получила название пакета заданий. Этот элемент жив до сих пор: так называемые пакетные (или командные) файлы MS DOS есть не что иное, как пакеты заданий (расширение в их имени bat является сокращением от английского слова batch, что означает пакет).

К отечественным ЭВМ второго поколения относятся Проминь, Минск, Раздан, Мир.

В 70-х годах возникают и развиваются ЭВМ третьего поколения. В нашей стране это ЕС ЭВМ, АСВТ, СМ ЭВМ. Данный этап - переход к интегральной элементной базе и создание многомашинных систем, поскольку значительного увеличения быстродействия на базе одной ЭВМ достичь уже не удавалось. Поэтому ЭВМ этого поколения создавались на основе принципа унификации, что позволило комплексировать произвольные вычислительные комплексы в различных сферах деятельности.

Расширение функциональных возможностей ЭВМ увеличило сферу их применения, что вызвало рост объема обрабатываемой информации и поставило задачу хранения данных в специальных БД и их ведения. Так появились первые СУБД.

Изменились формы использования ЭВМ: введение удаленных терминалов (дисплеев с клавиатурами) позволило широко и эффективно внедрить режим разделения времени и за счет этого приблизить ЭВМ к пользователю и расширить круг решаемых задач.

Обеспечил режим разделения времени новый вид ОС, поддерживающих мультипрограммирование. Мультипрограммирование - это способ организации вычислительного процесса, при котором на одном процессоре попеременно выполняются несколько программ. Пока одна программа выполняет операцию ввода-вывода, процессор не простаивает, как это происходило при последовательном выполнении программ (однопрограммный режим), а выполняет другую программу (многопрограммный режим). При этом каждая программа загружается в свой участок внутренней памяти, называемый разделом. Мультипрограммирование нацелено на создание для каждого отдельного пользователя иллюзии единоличного использования вычислительной машины, поэтому эти ОС носили интерактивный характер, когда в процессе диалога с ЭВМ пользователь решал свои задачи.

С 1980 года начался четвертый этап, для которого характерны переход к большим интегральным схемам, создание серий недорогих микро-ЭВМ, разработка суперЭВМ для высокопроизводительных вычислений.

Наиболее значительным стало появление персональных ЭВМ (ПК), что позволило приблизить ЭВМ к своему конечному пользователю. Компьютеры стали широко использоваться неспециалистами, что потребовало разработки "дружественного" ПО. Возникают ОС, поддерживающие графический интерфейс, интеллектуальные ППП, операционные оболочки. В связи с возросшим спросом на ПО совершенствуются технологии его разработки - появляются развитые системы программирования, инструментальные среды пользователя.

В середине 80-х годов ХХ века стали бурно развиваться сети ПК, работающие под управлением сетевых или распределенных ОС. В сетевых ОС хорошо развиты средства защиты информации от несанкционированного доступа. Распределенные ОС обладают схожими с сетевыми системами функциями работы с файлами и другими ресурсами удаленных компьютеров, но там слабее выражены средства защиты.

На рубеже 70-80-х годов ХХ века в Японии опубликован проект ЭВМ 5-го поколения, причиной появления которого явились существенные противоречия между массовыми и доступными по цене ПК, с одной стороны, и сложностями для конечных пользователей решать с их помощью свои прикладные задачи - с другой. Подобное противоречие связано с недостатками традиционной технологии проектирования прикладного ПО:

процесс подготовки задачи к решению на ЭВМ несоизмеримо продолжительнее самого решения: многие месяцы подготовки задачи несопоставимы с несколькими минутами ее решения компьютером;

цепочка «постановка задачи - сдача задачи в эксплуатацию» работает в общем случае как неисправный телефон в силу того, что в процессе общения исполнители этой цепочки используют несколько языков (естественный, математический, язык графических символов, язык программирования и т.д.), часть из которых неоднозначна по смыслу высказываний. Из-за этого результаты решения задачи требуется согласовывать с заказчиком и, возможно, вносить в программу изменения;

заказчик практически исключен из процесса проектирования ПО, что удлиняет процесс подготовки программного продукта и снижает качество последнего.

Кроме того, в 80-х годах ХХ века намечается тенденция «приближения» компьютера» к конечному пользователю, который не является хорошо подготовленным в области общения с компьютером и испытывает значительные затруднения в решении своих прикладных задач с использованием ЭВМ. В этой связи возникла проблема организации нового типа взаимодействия конечного пользователя и компьютера.

Основная идея проекта ЭВМ пятого поколения - сделать общение конечного пользователя с компьютером максимально простым, подобным общению с любым бытовым прибором. Для решения поставленной задачи предлагались следующие направления:

разработка простого интерфейса, позволяющего конечному пользователю вести диалог с компьютером для решения своих задач. Подобный интерфейс может быть организован двумя способами: естественно-языковым и графическим. Поддержка естественно-языкового диалога - очень сложная и нерешенная пока задача. Реальным является создание графического интерфейса, что и сделано в ряде программных продуктов, например, в ОС Windows'xx. Этот интерфейс обладает наглядностью, не требует специальных знаний. Однако разработка доступных интерфейсов решает проблему только наполовину - позволяет конечному пользователю обращаться к заранее спроектированному ПО, не принимая участие в его разработке;

привлечение конечного пользователя к проектированию программных продуктов. Это направление позволило бы включить заказчика непосредственно в процесс создания программ, что в конечном итоге сократило бы время разработки программных продуктов и, возможно, повысило бы их качество. Подобная технология связана с формализацией профессиональных знаний конечного пользователя и предполагает два этапа проектирования прикладных программных продуктов:

программистом создается «пустая» универсальная программная оболочка, способная наполняться конкретными знаниями и с их использованием решать практические задачи. Например, эту оболочку можно было бы заполнить правилами составления квартальных и иных балансов предприятий, и тогда она могла бы решать задачи бухгалтерского учета. Либо можно было внести туда правила зачисления абитуриентов;

конечный пользователь заполняет созданную программистом программную оболочку, вводя в нее знания, носителем которых он является. Здесь может использоваться понятный для пользователя интерфейс. После этого программный продукт готов к эксплуатации.

Таким образом, предлагаемая в проекте ЭВМ пятого поколения технология программирования прикладных задач представлена на рис. 2.1.



а) программист создает пустую программную оболочку;

б) заказчик (конечный пользователь) наполняет оболочку знаниями

Рис. 2.1. Технология создания прикладных программ в проекте ЭВМ пятого поколения

После того, как прикладная программа создана, начинается ее эксплуатация: заказчик (конечный пользователь) дает ЭВМ задания (формирует запросы), а она их выполняет и возвращает результат.

Предлагаемая технология имеет много серьезных проблем из-за сложности представления и манипулирования знаниями. Тем не менее с ней связывают прорыв в области проектирования прикладных программных продуктов.

2.2.2 Этапы развития ИТ

Этапы развития современной ИТ выделяются по ряду признаков:

I. По виду задач и процессов обработки данных:

1. Конец 1950-х - начало 1960-х годов. ЭВМ обеспечивают частичную обработку данных и используются для решения отдельных наиболее трудоемких рутинных задач обработки информации;

2. 1960-е - начало 1970-х годов. Начало формирования компьютерной технологии управления, которая должна была автоматизировать учет, анализ информации и принятие решений;

3. 1970-е годы. Производится централизованная автоматизированная обработка информации в условиях вычислительных центров (ВЦ) и ВЦ коллективного пользования (ВЦ КП). ЭВМ обеспечивают комплексную обработку информации на всех этапах управленческого процесса деятельности предприятия. Появляются автоматизированные системы управления (АСУ) предприятиями - АСУП;

4. 1980-е годы. Разработана и используется специализация технологических решений на базе мини-ЭВМ и ПК и удаленного доступа к массивам данных с одновременной универсализацией способов обработки информации на базе мощных супер-ЭВМ. Развиваются АСУ технологическими процессами (АСУТП), системы автоматизации проектирования (САПР), общегосударственные и отраслевые АСУ. Наметилась тенденция к децентрализации обработки данных и решению задач в многопользовательском режиме, к безбумажной эксплуатации вычислительной техники;

5. Конец 1980-х годов - по настоящее время. Создаются ИТ, направленные на решение стратегических задач и реализацию ИС управления процессами и поддержки принятия решений. Внедряется ИТ, сочетающая средства вычислительной техники, средства связи и оргтехнику.

II. По проблемам, стоящим на пути информатизации общества:

1. 1950 - 1960-е годы - проблема обработки больших объемов данных в условиях ограниченных возможностей аппаратных средств;

2. 1960 - 1970-е годы - отставание ПО от уровня развития аппаратных средств;

3. 1980-е годы - компьютер становится инструментом непрофессионального пользователя, а ИТ и ИС - средством поддержки принятия его решений. Проблема - удовлетворение потребностей пользователя и создание соответствующего интерфейса работы в компьютерной среде;

4. 1990-е годы - по настоящее время - создание современной технологии межорганизационных связей и ИС. Наиболее существенные проблемы: выработка соглашений и установление стандартов и протоколов для компьютерной связи, необходимость разработки распределенных ИТ и ИС, организация доступа к стратегической информации, организация защиты и безопасности информации.

III. По преимуществу, которое приносит ИТ:

1. Начало 1960-х годов - эффективная обработка информации при выполнении рутинных операций с ориентацией на централизованное коллективное использование ресурсов ВЦ. Основной критерий оценки эффективности ИТ - разница между затраченными на разработку и сэкономленными в результате внедрения средствами. Основная проблема - психологическая: плохое взаимодействие конечных пользователей и разработчиков из-за различия их взглядов и понимания решаемых проблем;

2. С начала 1980-х годов - изменился подход к созданию ИТ и ИС - ориентация смещается в сторону индивидуального пользователя для поддержки принимаемых им решений. Пользователь заинтересован в проводимой разработке, налаживается контакт с разработчиком, возникает взаимопонимание обеих групп специалистов. На этом этапе используются как централизованная обработка данных, характерная для первого этапа, так и децентрализованная, базирующаяся на решении локальных задач и работе с локальными БД на рабочем месте пользователя. Преимущества применения компьютерных технологий на данном этапе связаны с той ролью, которую они играют в бизнесе, и основаны на достижениях телекоммуникационных технологий и распределенной обработке информации. ИТ и ИС имеют своей целью не просто увеличение эффективности обработки данных и помощь управленцу, а создание высокоэффективного производства. Применяемые ИТ должны помочь компании выстоять в конкурентной борьбе и получить преимущество.



2.3 Понятие платформы

В соответствии с определением ИТ в их основе заложены средства вычислительной техники, реализующие вычислительные процессы в программной среде под управлением некоторой ОС. Технические возможности вычислительных средств и архитектура ОС являются тем базисом, который определяет возможности ИТ. Этот базис называют платформой ИТ.

Платформы могут быть универсальными, а могут создаваться для выполнения локальных задач. Обычно их можно модернизировать, расширять, полностью заменять или обновлять. Характеристики универсальной платформы позволяют использовать ее при решении большого круга задач и, как правило, включаются в соответствующие стандарты.

Выделяют следующие виды платформ:

· Аппаратная платформа представляет собой техническое обеспечение вычислительной системы (IBM PC, Macintosh и т. д.), обычно включающее и тип процессора.

· Операционная платформа обеспечивает интерфейс между прикладными программами и группой ОС (MS DOS, Windows, OS/2, UNIX и т.д.). Она устанавливается на соответствующие компьютеры и позволяет работать с различными программными продуктами. Пользователь приобретает программный продукт и ИТ, ориентированные на имеющуюся у него платформу.

· Платформа управления сетью (административная платформа) - это комплекс программ, предназначенных для управления сетью и входящими в нее системами. Такая платформа обеспечивает контроль работы устройств и состояния кабелей, деловых процедур, других аспектов функционирования сети.

· Транспортная платформа предназначена для передачи данных через коммуникационную сеть.

· Прикладная платформа связана с прикладными и обслуживающими процессами. Она не зависит от типов коммуникационных сетей.

· Коммуникативная платформа - это комплекс информационных материалов (методик, практических рекомендаций), обеспечивающий эффективную совместную работу людей, например, в организации.

Технические и функциональные возможности платформы ИТ:

1) быстродействие, измеряемое усредненным количеством операций, выполняемых за единицу времени,

2) разрядность и формы представления чисел, с которыми оперирует компьютер,

3) виды, емкость и быстродействие всех запоминающих устройств,

4) виды и технико-экономические характеристики внешних устройств хранения, обмена и ввода-вывода информации,

5) тип внутримашинного интерфейса, т.е. типы и пропускная способность устройств связи и сопряжения узлов компьютера между собой,

6) многопрограммность, т.е. способность компьютера одновременно работать с несколькими пользователями и выполнять одновременно несколько программ,

7) типы и технико-эксплуатационные характеристики ОС, используемых в компьютере,

8) наличие и функциональные возможности ПО,

9) программная совместимость с другими типами компьютеров, т.е. способность выполнять программы, написанные для других типов компьютеров,

10) система и структура машинных команд,

11) возможность подключения к каналам связи и вычислительной сети,

12) эксплуатационная надежность компьютера и т.д.

2.4 Классификация ИТ

ИТ классифицируются по следующим классификационным признакам:

1. Назначение и характер использования:

· к предметным ИТ обычно относят технологии, используемые в различных предметных областях (обществе, политике, экономике, юриспруденции, науке, производстве, медицине, образовании и др.). При этом по обслуживаемым предметным областям выделяют ИТ, например, бухгалтерского учета, банковской, налоговой, страховой и других видов деятельности;

· к обеспечивающим (базовым) ИТ можно отнести технологии, обеспечивающие выполнение определенных видов деятельности, функций, процессов и т. п. Необходимость или необязательность их использования обусловлена характером задач пользователя или средой функционирования. Эти технологии обладают широкими возможностями для работы с информацией (извлечение, формализация, моделирование, систематизация, интеграция, транспортирование, обработка и применение информации и знаний) и выступают инструментарием для решения всевозможных задач в различных предметных областях. Этот вид технологий ориентирован на решение определенного класса задач и используется в конкретных технологиях в виде отдельной компоненты. Таким образом, базовые ИТ не предназначены для непосредственного исполнения конкретных информационных процессов, а являются лишь их базовыми компонентами, на основе которых проектируются затем прикладные ИТ. Основная цель базовых ИТ - обеспечение максимальной эффективности при реализации какого-либо фрагмента информационного процесса. Базовые ИТ могут применяться на разных платформах, поэтому при их объединении на основе предметной технологии возникает проблема системной интеграции, которая заключается в необходимости приведения различных ИТ к единому стандартному интерфейсу, обмену данными и др.

ИТ обеспечивающего типа, в свою очередь, могут быть классифицированы относительно задач, на которые они ориентированы: мультимедиа- и гипертекстовые технологии; геоинформационные технологии; технологии подготовки текстов, таблиц, презентаций; технологии защиты информации; CASE-технологии; технологии искусственного интеллекта; технологии разработки ПО; технологии сжатия информации, ее кодирования и декодирования, распознавания образов; технологии СУБД; сетевые технологии (технологии распределенной обработки данных); телекоммуникационные технологии (удаленного доступа); технологии человеко-машинного взаимодействия; и т.п. (некоторые из видов рассматриваются в разд. 3);

· к функциональным (прикладным) ИТ можно отнести технологии, связанные с конкретными информационными процессами. В этом случае они могут входить в состав базовых ИТ. Они являются результатом модификации базовых ИТ, при которой реализуется какая-либо из предметных технологий. Прикладные ИТ, основываясь на стандартных моделях, средствах и методах, допускают выполнение поставленных задач в терминах предметной области пользователя. Главной задачей прикладных ИТ является рациональная организация того или иного конкретного информационного процесса. Выполнить это можно с помощью адаптации одной или нескольких базовых ИТ к данному конкретному информационному процессу, например, создав автоматизированное рабочее место юриста с помощью технологии обработки информации (текстовый, табличный и другие процессоры), сетевых технологий, СУБД, технологии искусственного интеллекта и других. Видоизменение базовой ИТ в прикладную может быть выполнено не только проектировщиком, но и самим пользователем. Такая возможность достигается постоянным повышением требований к свойствам базовых ИТ, особенно к простоте освоения их сущности пользователем. Спектр прикладных ИТ очень широк, к ним относятся ИТ организационного управления или корпоративные ИТ (например: СУБД, Интранет); ИТ в юриспруденции; ИТ в образовании; ИТ в промышленности и экономике; ИТ автоматизированного проектирования; ИТ делопроизводства, издательские ИТ и др.

2. Тип пользовательского интерфейса

Пользовательский интерфейс -- это комплекс правил и средств, организующих взаимодействие пользователя с устройствами или программами ПК; он определяет возможности доступа пользователя к информационным и вычислительным ресурсам в процессе обработки информации. С помощью интерфейса пользователь управляет работой компьютера: выдает задания, отвечает на запросы и получает информацию о ходе работы программы. В ряде случаев компьютер использует интерфейс и для оформления результатов своей работы. Свойствами интерфейса являются конкретность и наглядность.

Данный классификационный признак позволяет выделить следующие ИТ:

· пакетные ИТ, которые характеризуются тем, что операции по обработке информации производятся автоматически в заранее определенной последовательности и не требуют вмешательства пользователя. В этом случае задания или накопленные заранее данные по определенным критериям объединяются в пакет для последующей автоматической обработки в соответствии с заданными приоритетами: сначала в оперативную память компьютера вводятся программы (последовательности команд), затем данные, после чего компьютер запускается на обработку задания и работает до тех пор, пока не исполнится последняя команда. Пользователь не может влиять на ход выполнения заданий, пока продолжается обработка пакета, его функции ограничиваются подготовкой исходных данных по комплексу задач и передачей их в центр обработки. В настоящее время пакетный режим реализуется применительно к электронной почте и формированию отчетности;

· диалоговые ИТ предоставляют пользователям неограниченную возможность взаимодействия с хранящимися в системе информационными ресурсами в режиме реального времени, получая при этом всю необходимую информацию для решения функциональных задач и принятия решений. Эти технологии предполагают отсутствие жестко закрепленной последовательности операций преобразования данных и активное участие пользователя, который анализирует промежуточные результаты и вырабатывает управляющие команды в процессе обработки информации. Возможность диалоговой работы с компьютером основана на прерываниях. Каждый процессор имеет так называемую систему прерываний. Получив сигнал по линии прерывания, он способен приостановить текущую работу по программе, сохранить временные данные и перейти к новой программе, которую также можно прервать, и так далее. Таким образом, диалоговый режим предполагает отсутствие жестко закрепленной последовательности выполнения операций обработки данных. Большинство современных программ рассчитано на диалоговый режим;

· сетевые ИТ (Web-технологии) обеспечивают пользователю доступ к территориально распределенным информационным и вычислительным ресурсам с помощью специальных средств связи. В этом случае появляется возможность использования данных, накопленных на рабочих местах других пользователей, перераспределения вычислительных мощностей между процессами решения различных функциональных задач, а также возможность совместного решения одной задачи несколькими пользователями. Первым шагом на пути развития данного вида технологий стало построение гипертекста (т.е. текста, содержащего ссылки на собственные фрагменты и другие тексты, рисунки, таблицы и прочие объекты). Затем была предложена и реализована концепция навигатора Web. Web-сервер (постоянно подключенный к Интернету компьютер) выступает в качестве информационного концентратора, получающего информацию из разных источников и в однородном виде представляющего ее пользователю. Web-навигатор обеспечивает представление информации потребителям с нужной степенью детализации. Таким образом, Web - это инфраструктурный интерфейс для пользователей различных уровней. Очевидным достоинством Web-технологии является удобная форма предоставления информационных услуг.

Пользовательский интерфейс зависит от интерфейса, обеспечиваемого ОС, которая может быть: однопрограммной - такие ОС обслуживают пакетную и диалоговую технологии; многопрограммной - подобные ОС также могут совместить оба вида технологий; многопользовательской - эти ОС позволяют одновременно выполнять несколько приложений и реализуются сетевыми разновидностями, они поддерживают пакетную, диалоговую и сетевую технологии.

3. Способ организации сетевого взаимодействия:

· ИТ на базе локальных компьютерных сетей представляют собой систему взаимосвязанных и распределенных на ограниченной территории средств передачи, хранения и обработки информации, ориентированных на коллективное использование общесетевых ресурсов - аппаратных, программных, информационных. Они позволяют перераспределять вычислительные мощности между пользователями сети в зависимости от изменения их потребностей и сложности решаемых задач и обеспечивают надежный и быстрый доступ пользователей к информационным ресурсам сети. Локальные ИТ - это технологии, работающие в локализованном режиме, т.е. на базе локальной компьютерной сети. В последнее время многие локальные сети построены с использованием ИТ Интернет. Такие сети получили название Интранет (Intranet);

· построение ИТ на базе многоуровневых сетей заключается в представлении архитектуры создаваемой сети в виде иерархических уровней, каждый из которых решает определенные функциональные задачи. Такие технологии строятся с учетом организационно-функциональной структуры соответствующего многоуровневого экономического объекта и позволяют разграничить доступ к информационным и вычислительным ресурсам в зависимости от степени важности решаемых задач и реализуемых функций управления на каждом уровне;

· ИТ на базе распределенных сетей обеспечивают надежную передачу разнообразной информации между территориально удаленными узлами сети с использованием единой информационной инфраструктуры. Этот способ организации сетевого взаимодействия ориентирован на реализацию коммуникационных информационных связей между территориально удаленными пользователями и ресурсами сети. Распределенная ИТ - это разновидность ИТ, структура которой построена по принципу выполнения отдельных функций технологии на разных узлах вычислительной сети (на разных рабочих местах сети). Данный вид технологии предназначен для использования в процессе коллективной работы (системы автоматизированного проектирования, автоматизированные банковские системы и т.д.). При этом могут быть применены технологии распределенных БД и технологии распределенной обработки данных.

4. Характер участия технических средств в диалоге с пользователем:

· информационно-справочные (пассивные) поставляют информацию пользователю после его связи с системой по соответствующему запросу. Технические средства в таких технологиях используются только для сбора и обработки информации об управляемом объекте. На основе обработанной и представленной в удобной для восприятия форме информации оператор принимает решения относительно способа управления объектом,

· информационно-советующие (активные) сами выдают абоненту предназначенную для него информацию периодически или через определенные промежутки времени. В этих системах наряду со сбором и обработкой информации выполняются следующие функции: определение рационального технологического режима функционирования по отдельным технологическим параметрам процесса; определение управляющих воздействий по всем или отдельным управляемым параметрам процесса и т.д.

5. Способ управления производственной технологией:

· децентрализованные ИТ. Их использование эффективно при автоматизации технологически независимых объектов управления по материальным, энергетическим, информационным и другим ресурсам. Такая технология представляет собой совокупность нескольких независимых технологий со своей информационной и алгоритмической базой. Для выработки управляющего воздействия на каждый объект управления необходима информация о состоянии только этого объекта,

· в централизованной ИТ все процессы управления объектами выполняются в едином органе управления, который осуществляет сбор и обработку информации об управляемых объектах и затем на основе их анализа в соответствии с критериями системы вырабатывает управляющие сигналы. Основная особенность централизованной ИТ - сохранение принципа централизованного управления, т.е. выработка управляющих воздействий на каждый объект управления на основе информации о состоянии совокупности объектов управления, но при этом некоторые функциональные устройства технологии управления являются общими для всех каналов системы. Для реализации функции управления каждый локальный орган по мере необходимости вступает в процесс информационного взаимодействия с другими органами управления,

· иерархическая ИТ построена по принципу разделения функций управления на несколько взаимосвязанных уровней, на каждом из которых реализуются свои процедуры обработки данных и выработка управляющих воздействий. Необходимость использования такой технологии вызвана тем, что с ростом числа задач управления в сложных системах значительно увеличивается объем переработанной информации и повышается сложность алгоритмов управления. Разделение функций управления позволяет справиться с информационными трудностями для каждого уровня управления и обеспечить согласование принимаемых этими органами решений.

6. Способ передачи данных:

· сетевые ИТ обеспечиваются сетевой ОС и требуют установки соответствующего комплекса технических средств,

· несетевые ИТ работают на "изолированных" от сети компьютерах, т.е. без выхода в сетевую структуру. Это могут быть технологии экспертных систем, автоматизированных рабочих мест (АРМ), электронного офиса, электронных таблиц, текстовых и графических процессоров и др.

2.5 Современное состояние и тенденции ИТ

Современное состояние ИТ характеризуется следующими положениями:

· наличие большого количества программно-аппаратных комплексов и платформ для эффективного управления и сопровождения производства, промышленно функционирующих БД и баз знаний большого объема, содержащих информацию по всем направлениям деятельности общества;

· наличие технологий, обеспечивающих интерактивный доступ любого пользователя к информации и ресурсам; технической основой для этого служат:

o открытые и корпоративные системы поиска информации,

o государственные и коммерческие системы связи,

o глобальные, национальные и региональные информационно-вычислительные сети;

o международные соглашения, стандарты и протоколы обмена данными;

· расширение функциональных возможностей ИТ, обеспечивающих распределенную работу с данными разнообразной структуры и содержания, мультиобъектных документов, гиперсред; создание локальных и интегрированных проблемно-ориентированных ИТ и ИС различного назначения на основе мощных серверов и локальных сетей;

· включение в ИТ и ИС специализированных интерфейсов пользователя для взаимодействия с экспертными системами, системами поддержки принятия решения (СППР), системами поддержки исполнения решения, системами машинного перевода и других технологий и средств.

Также можно выделить основные тенденции в развитии ИТ:

· Глобализация. Компании могут с помощью ИТ вести дела на мировом рынке, немедленно получая исчерпывающую информацию. Происходит интернационализация программных средств и рынка информационного продукта. Получение преимуществ за счет постоянного распределения информационных расходов на более широкий географический регион становится необходимым элементом стратегии.

· Конвергенция. Стираются различия между промышленными изделиями и услугами, информационным продуктом и средствами его получения, их профессиональным и бытовым использованием. Передача и прием цифровых, звуковых и видеосигналов объединяются в одних устройствах и системах.

· Усложнение информационных продуктов и услуг. Информационный продукт в виде программно-аппаратных средств, БД, служб эксплуатации и экспертного обеспечения имеет тенденцию к постоянному развитию и усложнению. В то же время интерфейсная часть ИТ при всей сложности решаемых задач постоянно упрощается, делая все более комфортным интерактивное взаимодействие пользователя и системы.

· Способность к взаимодействию. Проблемы оптимального обмена данными между компьютерными ИТ и ИС, между системой и пользователями, проблемы обработки и передачи данных и формирование требуемой информации приобрели статус ведущих технологических проблем. Современные программно-аппаратные средства и протоколы обмена данными позволяют решать их во все более полном объеме.

· Ликвидация промежуточных звеньев. Развитие способности к взаимодействию однозначно ведет к упрощению доставки информационного продукта к потребителю. Становится ненужной цепочка посредников, если есть возможность размещать заказы и получать требуемое непосредственно с помощью ИТ.



3. Базовые информационные технологии

Как отмечалось ранее, данные технологии строятся на основе базовых технологических операций, но, кроме того, включают ряд специфических моделей и инструментальных средств. Они ориентированы на решение определенного класса задач и используются в конкретных технологиях в виде отдельного компонента.

3.1 Мультимедийные ИТ

Современные ИТ отличаются большим разнообразием форматов и аппаратных устройств для ввода, обработки, представления и хранения данных. Это - текст, таблицы, диаграммы, звук, плоская и 3D-графика, анимация, видео. Обеспечение работы пользователя с таким разнообразием данных реализуется мультимедийными технологиями.

Мультимедийный документ - это специально подготовленный объект, воздействующий на пользователя как целостная система. При этом пользователь становится соавтором и режиссером взаимодействия. К тому же работа мультимедийных приложений происходит, как правило, в реальном времени, и это позволяет выйти на новый уровень интерактивного общения «человек - приложение - компьютер - среда (реальная или виртуальная)».

Несомненным достоинством и особенностью данной технологии являются следующие возможности мультимедиа, которые активно используются в представлении информации:

· хранение большого объема самой разной информации на одном носителе (до 20 томов авторского текста, около 2000 и более высококачественных изображений, 30-45 мин. видеозаписи, до 7 ч. звука);

· увеличение (детализации) на экране всего изображения или его фрагментов;

· сравнение изображения и обработки его разнообразными программными средствами с научно-исследовательскими или познавательными целями;

· выделение в сопровождающем изображение текстовом или другом визуальном материале "горячих слов (областей)", по которым осуществляется немедленное получение справочной или любой другой пояснительной (в том числе визуальной) информации (с помощью технологии гипертекста и гипермедиа);

· осуществление непрерывного музыкального или любого другого аудиосопровождения;

· использование видеофрагментов из фильмов, видеозаписей, функции «стоп-кадра», покадрового «пролистывания» видеозаписи;

· включение в содержание диска БД, методик обработки образов, анимации и т.д.;

· подключение к Интернету;

· работа с различными приложениями (текстовыми, графическими и звуковыми редакторами, картографической информацией);

· создание собственных «галерей» (выборок) из представляемой в продукте информации;

· запоминание «пройденного пути» и создание закладок на заинтересовавшей экранной странице;

· автоматический просмотр всего содержания продукта («слайд-шоу») или создание анимированного и озвученного «путеводителя-гида» по продукту («говорящей и показывающей инструкции пользователя»); включение в состав продукта игровых компонентов с информационными составляющими;

· свободная навигация по информации и выход в основное меню (укрупненное содержание), на полное оглавление или вовсе из программы в любой точке продукта.

Технологии мультимедиа поддерживаются специальными аппаратными и программными средствами, а также общими и специализированными форматами данных.

К аппаратным средствам можно отнести:

· основные средства: компьютер с высокопроизводительным процессором и памятью большого объема, манипуляторами (мышь, джойстик) и мультимедиа-монитором со встроенными стереодинамиками;

· специальные средства: CD и DVD приводы для воспроизведения и записи, TV-тюнеры и фрейм-грабберы (устройства, которые позволяют дискретизировать видеосигнал, сохранять отдельные кадры изображения в буфере с последующей записью на диск либо выводить их непосредственно в текущее или выделенное окно на мониторе компьютера), графические ускорители, звуковые и видеоплаты (адаптеры/контроллеры), поддержка акустических систем и др.

Распространенные программные средства, реализующие мультимедиа продукты или являющиеся их составной частью:

· звуковые (Adobe Audition), анимационные (Alias Maya) и графические редакторы (Adobe Photoshop, Corel Draw), средства компьютерной верстки документов (Page Maker, Venture), сканирования и распознавания текстов (Fine Reader), подготовки презентаций (Power Point);

· кодирующие и декодирующие пакеты - кодеки;

· пакеты для создания музыкальных дисков, просмотра цифровых фотографий, создания альбомов и галерей изображений с музыкальным сопровождением и т. д.

Ниже приводятся основные форматы для обработки и сжатия мультимедийных данных:

1) Текстовые -- TXT, DOC, DOCX, RTF, PDF, HTML. Практически все мультимедийные устройства по умолчанию настроены на чтение этих распространенных текстовых форматов и на работу с ними.

2) Графические -- JPEG, GIF, BMP, TIF (статические) и MJPEG, DVI, Wavelete (динамические, для создания анимаций). Сетевая графика представлена преимущественно двумя форматами - JPEG (Joint Photographics Experts Group) и GIF (Graphics Interchange Format). Оба этих формата являются компрессионными, т.е. данные в них уже находятся в сжатом виде. При сжатии требуется использовать свойства графических данных - избыточность, предсказуемость и необязательность:

· кодирование повторений, которое использует избыточность, говорит: «здесь три идентичных желтых пикселя», вместо «вот желтый пиксель, вот еще один желтый пиксель, вот следующий желтый пиксель»,

· методы кодирования по алгоритму Хаффмена используют предсказуемость, предполагая более короткие коды для более часто встречающихся значений пикселей,

· наличие необязательных данных предполагает использование схемы кодирования с потерями (JРEG сжатие с потерями). Например, для просмотра человеческим глазом не требуется того же разрешения для цветовой информации в изображении, которая требуется для информации об интенсивности. Поэтому данные, представляющие высокое цветовое разрешение, могут быть исключены. На практике предназначенную к публикации в сети Интернет графику необходимо предварительно оптимизировать для уменьшения ее объема и, как следствие, трафика.

Каждый из перечисленных форматов имеет ряд настраиваемых параметров (в том числе и параметр сжатия), позволяющих управлять соотношением "качество - размер файла". За счет сознательного снижения качества изображения, практически не влияющего на восприятие, можно добиться уменьшения объема графического файла почти в 25 раз.

GIF поддерживает 24-битный цвет, реализованный в виде палитры, содержащей до 256 цветов. К особенностям этого формата следует отнести последовательность или перекрытие множества изображений (анимация) и отображение с чередованием строк. Несколько настраиваемых параметров GIF-формата позволяют управлять размером получаемого файла. Наибольшее влияние оказывает глубина цветовой палитры. GIF-файл может содержать от 2 до 256 цветов. Соответственно, меньшее содержание цветов в изображении (глубина палитры), при прочих равных условиях, дает меньший размер файла. Другой параметр, влияющий на размер GIF-файла, - диффузия. Это позволяет создавать плавный переход между различными цветами или отображать цвет, отсутствующий в палитре, путем смешения пикселей разного цвета. Применение диффузии увеличивает размер файла, но зачастую это единственный способ более-менее адекватной передачи исходной палитры рисунка после редуцирования. Другими словами, применение диффузии позволяет в большей степени урезать глубину палитры GIF-файла и тем самым способствовать его «облегчению». При создании изображения, которое в последующем будет переведено в GIF-формат, следует учитывать следующую особенность алгоритма сжатия: степень сжатия графической информации в GIF зависит не только от уровня ее повторяемости и предсказуемости (однотонное изображение имеет меньший размер, чем беспорядочно зашумленное), но и от направления, так как сканирование рисунка производится построчно.

JPЕG -- 24-битный цвет в палитре 16,8 миллионов цветов. На самом деле не существует формата JРЕG как такового. В большинстве случаев это файлы форматов JFIF и JРEG-TIFF, сжатые по JРEG технологиям. Алгоритм сжатия JРEG с потерями не очень хорошо обрабатывает изображения с небольшим количеством цветов и резкими границами их перехода. Для таких изображений более эффективным может оказаться их представление в GIF-формате. В то же время он незаменим при подготовке к web-публикации фотографий. Этот метод может восстанавливать полноцветное изображение, практически неотличимое от подлинника, используя при этом около одного бита на пиксель для его хранения. Алгоритм сжатия JРEG достаточно сложен, поэтому работает медленнее большинства других. Кроме того, к этому типу сжатия относятся несколько близких по своим свойствам JРEG-технологий. Основным параметром, присутствующим у них, является качество изображения, измеряемое в процентах. Размер выходного JРЕG-файла находится в прямой зависимости от этого параметра.

Рассмотренные форматы широко используются в таких известных графических пакетах, как Adobe Photoshop, Adobe Illustrated, Paint Brash, Corel Draw и многих других.

3) Форматы сжатия звуковых данных -- AIF, ASF, AU, AVI, BUN, MID, MP2, MP3, MPEG, SND, WAV, WRK. Наиболее известными форматами в настоящее время являются AU (Sun Microsystems) и WAVE (Microsoft) - поддерживают цифровую запись, редактирование, работу с волновыми формами звуковых данных, а также фоновое воспроизведение цифровой музыки. Наиболее приемлемым для передачи аудио данных через Интернет является формат MP3. Он позволяет получать звуковые файлы с таким же качеством, как и качество Audio CD, но с уменьшением объема от 4 до 20 раз. В его основу положены особенности человеческого слухового восприятия, отраженные в «псевдоакустической» модели. Его разработчики исходили из постулата, что далеко не вся информация, которая содержится в звуковом сигнале, является полезной и необходимой - большинство слушателей ее не воспринимают. Поэтому определенная часть данных может быть сочтена избыточной. Эта лишняя информация удаляется без особого вреда для субъективного восприятия. Приемлемая степень очистки определялась путем многократных экспертных прослушиваний. При этом стандарт позволяет в заданных пределах менять параметры кодирования - получать меньшую степень сжатия при лучшем качестве или, наоборот, идти на потери в восприятии ради более высокого коэффициента компрессии. Звуковой wav-файл, преобразованный в формат MР3 со скоростью потока в 128 Кбайт/с, занимает в 10-12 раз меньше места на винчестере. При кодировании со скоростью 256 Кбайт/с на компакт-диске можно записать около 6 ч. музыки при разнице в качестве по сравнению с CD, доступной лишь тренированному экспертному уху.

4) Форматы сжатия видеоинформации - форматы, реализуемые семейством международных стандартов, созданных под эгидой экспертной группы MPEG (Moving Picture Experts Group). Стандарты MPEG используются в технологиях CD-i и CD-Video, являются частью стандарта DVD, активно применяются в цифровом радиовещании, кабельном и спутниковом ТВ, Интернет-радио, мультимедийных компьютерных продуктах, коммуникациях по каналам ISDN и во многих других электронных ИТ и ИС. На сегодняшний день непрофессиональным пользователям известны наиболее применяемые для массовых мультимедиа продуктов форматы MPEG:

· MРEG-1 предназначен для записи синхронизированных видеоизображений (обычно в формате SIF, 288 x 358) и звукового сопровождения на CD-ROM с учетом максимальной скорости считывания около 1.5 Мбит/с. Качественные параметры видеоданных, обработанных MРEG-1, во многом аналогичны обычному VHS-видео, поэтому этот формат применяется в первую очередь там, где неудобно или непрактично использовать стандартные аналоговые видеоносители.

· MРEG-2 предназначен для обработки видеоизображения, соизмеримого по качеству с телевизионным, при пропускной способности системы передачи данных в пределах от 3 до 15 Мбит/с, профессионалы используют и бульшие потоки до 50 Мбит/с. На технологии, основанные на MРEG-2, переходят многие телеканалы, сигнал, сжатый в соответствии с этим стандартом, транслируется через телевизионные спутники, используется для архивации больших объемов видеоматериала.

· MРEG-3 предназначался для использования в системах телевидения высокой четкости (high-defenition television, HDTV) со скоростью потока данных 20-40 Мбит/с, но позже стал частью стандарта MРEG-2 и отдельно теперь не упоминается. Формат MР3, который иногда путают с MРEG-3, предназначен только для сжатия аудиоинформации, и полное название MР3 звучит как MРEG Audio Layer III.

· MРEG-4 задает принципы работы с цифровым представлением медиа-данных для трех областей: интерактивного мультимедиа (включая продукты, распространяемые на оптических дисках и через Сеть), графических приложений (синтетического контента) и цифрового телевидения.

...