Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Информационные технологии: Электронный учебник

Голосов: 41

Формирование информационного общества связано с развитием новой информационной техники и перспективных информационных технологий. Теоретические проблемы их организации являются предметом изучения учебной дисциплины "Информационные технологии". Анализируются теоретические аспекты построения информационных технологий, технологический процесс обработки и защиты данных. Приведена структура, классификация, базовые виды информационных технологий для обеспечения основных видов информационных процессов. Отдельно выделены информационные технологии конечного пользователя с раскрытием обеспечивающих средств, а также рассмотрены вопросы интеграции информационных технологий. Для студентов, обучающихся с использованием дистанционных технологий по специальности 351400 - "Прикладная информатика (по областям)". Может быть рекомендовано для студентов очной, очно-заочной и заочных форм обучения.

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
            Информационная технология — это системно-организованная последовательность
     операций, выполняемых над информацией с использованием средств и методов авто-
     матизации.

     При этом под операциями понимаются элементарные действия над информацией, ко-
торые могут быть объединены в типовые технологические операции (действия) информаци-
онной технологи:
       сбор и регистрация информации;
       передача информации;
       ввод информации;
       обработка информации;
       вывод информации;
       хранение информации;
       накопление информации;
       поиск информации;
       анализ информации.

     1.3.2. Свойства информационных технологий

     Информационная технология имеет свою цель, методы и средства реализации.
     Как было отмечено, целью ИТ является создание из информационного ресурса качест-
венного информационного продукта, удовлетворяющего требованиям пользователя.
     Методами ИТ являются методы обработки и передачи данных.
     Средства (инструментарий) ИТ — это математические, программные, информацион-
ные, технические и другие средства.
     В итоге получаем развернутое определение для информационной технологии.
        Под информационной технологией понимается целостная техническая система,
     обеспечивающая целенаправленное создание, передачу, хранение и отображение ин-
     формационного продукта (данных, идей, знаний) с наименьшими затратами и в соот-
     ветствии с закономерностями той социальной среды, где она развивается.

     Поскольку существенную часть технических средств для реализации информационных
технологий занимают средства компьютерной техники, то часто под информационными тех-
нологиями, особенно под новыми информационными технологиями, понимаются компью-
терные информационные технологии.

     Можно выделить три уровня рассмотрения информационных технологий:
        первый уровень - теоретический. Основная здесь задача связана с созданием ком-
плекса взаимосвязанных моделей информационных процессов;
        второй уровень - исследовательский. Основная задача направлена на разработку ме-
тодов автоматизированного конструирования оптимальных конкретных информационных
технологий;
        третий уровень - прикладной, связанный с инструментальными и предметными ас-
пектами информационных технологий.
     В соответствии с определением информационных технологий, отметим их характерные
свойства:

                                           31


        целью процесса в информационных технологиях является получение информации
(информационного продукта);
        предметом процесса в информационных технологиях (предмет обработки) являются
данные или знания;
        средства осуществления процесса в информационных технологиях представляются
различными вычислительными комплексами (программными, аппаратными, программно-
аппаратными);
        процессы обработки данных в информационных технологиях разделяются на опера-
ции в соответствии с выбранной предметной областью;
        управляющие воздействия на процессы в информационных технологиях осуществ-
ляются лицами, принимающими решения;
        критериями оптимальности процесса в информационных технологиях служат свое-
временность доставки информации пользователям, ее надежность, достоверность, полнота.
        информационные технологии обеспечивают высокую степень расчленения всего
процесса обработки данных на этапы, операции, действия;
        информационные технологии включают весь набор элементов для достижения по-
ставленной цели;
        информационные технологии должны иметь регулярный характер.
     Кроме того, информационные технологии различаются:
       составом и последовательностью операций;
       степенью их автоматизации (долей машинного и ручного труда);
       надежностью их выполнения.
     Свойство надежности в информационных технологиях реализуется качеством выпол-
нения основных операций и наличием разнообразного их контроля.

     Организация информационных технологий определяется рядом факторов и критериев:
        объемы информации;
        срочность и точность ее обработки;
        структурные и предметные особенности объекта управления;
        соответствие временным регламентам взаимодействия процессов в предметной об-
ласти и их элементов.

     1.3.3. Особенности информационных технологий

     В числе отличительных особенностей информационных технологий выделим следую-
щие наиболее важные [13].
      1. Информационные технологии позволяют активизировать и эффективно использо-
вать информационные ресурсы1 общества, которые сегодня являются наиболее важным стра-
тегическим фактором его развития.
      Эффективное использование информационных ресурсов (научных знаний, открытий,
изобретений, технологий, передового опыта) позволяет получить существенную экономию


1
  Информационные ресурсы – данные и документированная информация о жизнедеятельно-
сти общества, организованные в базы и банки данных, а также другие формы организации
информации.
                                         32


других видов ресурсов — сырья, энергии, полезных ископаемых, материалов и оборудова-
ния, людских ресурсов, социального времени.
     2. Информационные технологии позволяют оптимизировать и во многих случаях авто-
матизировать информационные процессы, которые в последние годы занимают все большее
место в жизнедеятельности человеческого общества.
     Общеизвестно, что развитие цивилизации происходит в направлении становления ин-
формационного общества, в котором объектами и результатами труда большинства занятого
населения становятся уже не материальные ценности, а главным образом информация и на-
учные знания.
     3. Информационные процессы являются важными элементами других более сложных
производственных или же социальных процессов.
     Очень часто информационные технологии выступают в качестве компонентов соответ-
ствующих производственных или социальных технологий. Характерными примерами могут
служить системы автоматизированного проектирования промышленных изделий, гибкие ав-
томатизированные и роботизированные производства, автоматизированные системы управ-
ления технологическими процессами и т.п.
     4. Информационные технологии на современном этапе играют исключительно важную
роль в обеспечении информационного взаимодействия между людьми, а также в системах
подготовки и распространения массовой информации.
     Характерными примерами здесь могут служить электронная почта, факсимильная пе-
редача информации и другие виды телекоммуникационной связи.
     5. Информационные технологии занимают сегодня центральное место в процессе ин-
теллектуализации общества, развития его системы образования и культуры.
     Использование обучающих информационных технологий оказалось весьма эффектив-
ным методом для систем самообразования, продолженного обучения, а также для систем по-
вышения квалификации и переподготовки кадров.
     6. Информационные технологии играют в настоящее время ключевую роль также и в
процессах получения и накопления новых знаний.
     В первую очередь здесь необходимо отметить методы информационного моделирова-
ния исследуемых наукой процессов и явлений, позволяющие ученому проводить своего рода
«вычислительный эксперимент».
     Вторым перспективным направлением представляют собой методы искусственного
интеллекта, позволяющие находить решения плохо формализуемых задач, а также задач с
неполной информацией и с нечеткими исходными данными.
     Третье перспективное направление связано с использованием методов когнитивной
компьютерной графики. При помощи этих методов, позволяющих образно представлять раз-
личные математические формулы и закономерности, уже удалось доказать несколько весьма
сложных теорем в теории чисел. Кроме того, их использование открывает новые возможно-
сти для познания человеком самого себя, принципов функционирования своего сознания.
     7. Принципиально важное для современного этапа развития общества значение разви-
тия информационных технологий заключается в том, что их использование может оказать
существенное содействие в решении глобальных проблем человечества.
     Методы информационного моделирования глобальных процессов, особенно в сочетании
с методами космического информационного мониторинга, могут обеспечить уже сегодня
возможность прогнозирования многих кризисных ситуаций в регионах повышенной соци-
альной и политической напряженности, а также в районах экологического бедствия, в местах
природных катастроф и крупных технологических аварий, представляющих повышенную
опасность для общества.

                                           33


     Из всех видов технологий информационная технология, применяемая в сфере экономи-
ки и управления, предъявляет самые высокие требования к “человеческому фактору”, оказы-
вая принципиальное влияние на квалификацию работника, содержание его труда, физиче-
скую и умственную нагрузку, профессиональные перспективы и уровень социальных отно-
шений.
     Таким образом, свойства и особенности информационных технологий в конечном итоге
имеют стратегическое значение для развития общества, их необходимо учитывать при про-
ектировании автоматизированных информационных систем.


     Глава 1.4. А ВТОМАТИЗИРО ВАННЫЕ                ИНФОРМАЦИОННЫЕ
                     ТЕХНОЛОГИИ



     1.4.1. Характеристика автоматизированных информационных
            технологий

     Информационные технологии реализуются в автоматизированном и традиционном
(ручном) видах.
        В широком понимании, автоматизация направлена на замену деятельности челове-
     ка работой машин и механизмов.

     Степень автоматизации может меняться в широких пределах, от систем, в которых
процесс управления полностью осуществляется человеком, до таких, где он реализуется ав-
томатически.
     Объем автоматизации, тип и характер использования технических средств зависят от
характера конкретной технологии.
     Автоматизация управления, а значит, и автоматизация информационной системы, ав-
томатизация технологий необходимы в следующих случаях [10]:
       физиологические и психологические возможности человека для управления данным
процессом недостаточны;
       система управления находится в среде, опасной для жизни и здоровья человека;
       участие человека в управлении процессом требует от него слишком высокой квали-
фикации;
       процесс, которым надо управлять, переживает критическую или аварийную ситуа-
цию.
     Автоматизированные информационные технологии используют средства автоматиза-
ции для всех операций, связанных с информацией. Поэтому, автоматизированные информа-
ционные технологии можно определить следующим образом.
        Автоматизированная информационная технология — информационная технология,
     в которой для передачи, сбора, хранения и обработки данных, используются методы и
     средства вычислительной техники и систем связи.

    В связи с этим АИТ как система, связанная с переработкой информационных ресурсов,
может рассматриваться как автоматизированная система.
        Автоматизированная система — комплекс технических, программных, других
     средств и персонала, предназначенный для автоматизации различных процессов.

                                          34


     Вместе с понятием автоматизированная информационная технология в практике ис-
пользуется термин «новая информационная технология», подчеркивая использование в ин-
формационных технологиях компьютерные средства.
        Новая информационная технология - информационная технология с дружественным
     интерфейсом работы пользователя, использующая персональные компьютеры и теле-
     коммуникационные средства.

      Прилагательное «компьютерная» подчеркивает, что основным техническим средством
ее реализации является компьютер.
     Основными принципами новых информационных технологий являются:
       интерактивный режим работы с компьютером;
       интегрированность с другими программными продуктами;
       гибкость процесса изменения постановок задач и данных.
     Отличительная черта новых информационных технологий активное вовлечение конеч-
ных пользователей (специалистов управления — непрофессионалов в области вычислитель-
ной техники и программирования) в процесс подготовки управленческих решений благодаря
внедрению на их рабочих местах современных компьютерных средств.
     Это дает возможность использовать творческий потенциал, опыт, интуицию специали-
стов управления непосредственно в процессе подготовки и принятия управленческих реше-
ний, а также повышать оперативность получения результатной информации, снижать веро-
ятность возникновения ошибок в связи с устранением промежуточных звеньев в технологи-
ческой цепочке подготовки управленческих решений.
     Специфика работы конечных пользователей — специалистов управления потребовала
создания для них таких средств и методов общения с вычислительной системой, благодаря
которым, зная лишь в самом общем виде архитектуру и принципы функционирования пер-
сонального компьютера, они могли бы в полной мере удовлетворять свои информационные
потребности.
     Термин «новая информационная технология» постепенно утрачивает свой первона-
чальный смысл в связи с тем, что современные информационные технологии все чаще рас-
сматриваются как компьютерные информационные технологии.

     1.4.2. Виды обеспечения автоматизированных информационных
            технологий

     Средства и методы автоматизации включают компьютерную и коммуникационную
технику, программы для ЭВМ, способы и подходы в организации информации, информаци-
онных технологий, в обслуживании пользователей.
     Как правило, в комплекс входят программные средства и организационно-
методическое обеспечение, увязывающее действия персонала и технических средств в еди-
ный технологический процесс.
     Техническое обеспечение автоматизированных информационных технологий включает
средства компьютерной техники, предназначенные для обработки и преобразования инфор-
мации, средства коммуникационной техники, обеспечивающие передачу и обмен информа-
цией в рамках системы управления; средства организационной техники, предназначенные
для автоматизации труда специалистов по обработке информации.
     При выборе технических средств обеспечения АИТ учитывают требования:


                                         35


       объем обрабатываемой информации, требования к точности, скорости и надежности
обработки данных;
       виды решаемых прикладных задач, их количество;
       общее количество пользователей в системе АИТ;
       процент активных пользователей по отношению к общему количеству;
       распределение пользователей по прикладным задачам;
       объемы прикладного и общесистемного программного обеспечения и др.
     Программное обеспечение автоматизированных информационных технологий
представляет комплекс системных и прикладных программ, обеспечивающих реализацию
всего набора вычислительных и прикладных задач.
     Общесистемное программное обеспечение включает следующие средства:
       операционные системы;
       тестовые и диагностические программы;
       антивирусные программы;
       системные оболочки и др. вспомогательные средства.
     При выборе общесистемных программ обеспечения АИТ учитывают:
        тип операционной системы, под управлением которой функционирует выбранный
пакет прикладных программ;
        объем пакета прикладных программ и перечень автоматизируемых с его помощью
задач;
        стоимостные характеристики пакета прикладных программ;
        условия эксплуатации и другие требования.
     Прикладные программы характеризуются следующей номенклатурой:
       системы подготовки текстовых документов;
       системы подготовки табличных документов;
       системы управления базами данных;
       специализированные программные средства;
       личные информационные системы;
        системы подготовки презентаций и другие программные средства, включая средства
пользователей.
    Программные средства, составляющие программное обеспечение, могут называться
инструментарием автоматизированных информационных технологий [10].
        Инструментарий информационных технологий — это несколько взаимосвязанных
     программных продуктов для определенного типа компьютера, технология работы с ко-
     торыми позволяет достичь поставленную пользователем цель.

     В соответствии с приведенным определением инструментарий АИТ можно разделить
на классы программ, ориентированные на реализацию определенных задач пользователя:
текстовые редакторы, электронные таблицы, системы управления базами данных, настоль-
ные издательские системы, информационные системы функционального назначения и др.
      Методическое обеспечение автоматизированных информационных техноло-
гий - это комплекс нормативно-методических и инструктивных материалов подготовки и
оформления документов по эксплуатации технических средств, организации работы специа-
листов-пользователей и технического персонала.

                                          36


     Реализация методического обеспечения АИТ связана с осуществлением мероприятий
по унификации и стандартизации и АИТ.
          Унификация - относительное сокращение разнообразия элементов по сравнению с
       разнообразием систем, в которых они используются.

     Главная задача стандартизации в обеспечении АИТ состоит в создании системы норма-
тивно-справочной документации, определяющей требования к разработке, внедрению и ис-
пользованию всех компонентов информационных технологий.

       1.4.3. Понятие платформы автоматизированных информационных
              технологий

     В соответствии с определением автоматизированных информационных технологий в их
основе заложены средства компьютерной техники, реализующие вычислительные процессы
в программной среде под управлением соответствующей операционной системы. Техниче-
ские возможности компьютерных средств и архитектура операционной системы являются
своего рода тем базисом, который определяет возможности АИТ. Этот базис и принято на-
зывать платформой АИТ.
          Платформа АИТ в зависимости от контекста может определяться как комплекс ап-
       паратных средств и соответствующей операционной системы, либо как только аппа-
       ратные средства, реализованные на соответствующем типе процессора.

     К платформе АИТ, более расширительно, к наряду с компьютерами и их операционны-
ми системами, может быть отнесена также сетевая и периферийная аппаратура совместно с
их драйверами и протоколами.
       Кратко дадим характеристику основных компонент платформы АИТ.

       1.4.4. Аппаратные средства в обеспечении автоматизированных
              информационных технологий

    Основным видом аппаратных средств платформы АИТ явлется вычислительная
машина.
          Вычислительная машина (ВМ) – комплекс технических средств, предназначенных
       для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и
       информационных задач.

     Синоним выражения «вычислительная машина» служит термин «электронная вычис-
лительная машина (ЭВМ)» или вошедший в современную практику термин «компьютер».
       Вычислительные машины могут быть классифицированы по ряду признаков, например
[4]:
         принцип действия;
         этапы создания и элементная база;
         назначение;
         способ организации вычислительного процесса;
         размер, вычислительная мощность;
         функциональные возможности;
         способность к параллельному выполнению программ и др.

                                           37


      По принципу действия, связанному со схемотехническим представлением информации
(сигналов) в аналоговой (непрерывные сигналы) и дискретной (импульсные сигналы) фор-
мах, вычислительные машины разделяются на три больших класса (Рис. 1.2):
        аналоговые;
        цифровые;
        гибридные.

                              Вычислительные маш ины



                      АВ М              ГВМ              ЦВ М


                      Рис. 1.2. Классы вычислительных машин

        Цифровые вычислительные машины (ЦВМ) или вычислительные машины дискрет-
     ного действия работают с информацией, представленной в дискретной, т.е. в цифровой
     форме.

     В современной практической деятельности (экономика, наука и техника и др. сферы)
получили подавляющее применение ЦВМ - электронные цифровые вычислительные маши-
ны, или просто называемые электронными вычислительными машинами (ЭВМ).
        Аналоговые вычислительные машины (АВМ) или вычислительные машины непре-
     рывного действия работают с информацией, представленной в непрерывной (аналого-
     вой) форме, используя ряд значений какой-либо физической величины (чаще всего
     электрического напряжения).

     Аналоговые вычислительные машины весьма просты и удобны в эксплуатации. Ско-
рость решения задач изменяется по желанию пользователя и может быть больше чем у ЦВМ,
но точность решения задач невелика (относительная погрешность достигает до 2-5 %). На
АВМ эффективно решаются математические задачи, содержащие дифференциальные урав-
нения, не требующие сложной логики.
        Гибридные вычислительные машины (ГВМ) или вычислительные машины комбини-
     рованного действия работают с информацией, представленной и в цифровой и в анало-
     говой форме.

     Гибридные вычислительные машины совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ и их
целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующи-
ми техническими комплексами.
     По назначению компьютеры можно разделить на три группы:
       универсальные (общего назначения);
       проблемно-ориентированные;
       специализированные.
     Универсальные компьютеры предназначены для решения самых различных по на-
правленности задач (инженерно-технические, экономические, математические, информаци-
онные). Они широко используются в вычислительных центрах коллективного пользования и
других мощных вычислительных комплексах.
     Универсальные ВМ отличают следующие характеристики:

                                          38


         высокая производительность;
        разнообразие форм обрабатываемых данных (двоичные, десятичные, символьные)
при большом диапазоне их изменения и представления;
        обширный перечень выполняемых операций (арифметические, логические, специ-
альные);
        большая емкость оперативной памяти;
        развитая организация системы ввода-вывода информации при обеспечении возмож-
ности подключения разнообразных видов внешних устройств.
     Проблемно-ориентированные компьютеры предназначены для решения более узкого
круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими процессами. Такие
ВМ обеспечивают регистрацию, накопление и обработку относительно небольших объемов
данных, позволяют выполнять расчеты по сравнительно несложным алгоритмам, они обла-
дают ограниченными, по сравнению с универсальными компьютерами аппаратными и про-
граммными ресурсами.
     Специализированные компьютеры предназначены для решения определенного узкого
круга задач или реализации строго определенной группы функций. Такая узкая ориентация
компьютеров позволяет четко специализировать их структуру, существенно снизить их
сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности их рабо-
ты.
     К специализированным компьютерам можно отнести: программируемые микропроцес-
соры специального назначения; адаптеры и контроллеры, выполняющие логические функции
управления отдельными несложными техническими устройствами, агрегатами и процессами;
устройства согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем.
     По размерам и вычислительной мощности компьютеры можно разделить (Рис. 1.3) на
категории:
        сверхбольшие (суперкомпьютеры, суперЭВМ);
        большие;
        малые;
        сверхмалые (микрокомпьютеры или микроЭВМ).


                                  Вычислительные машины



               СуперЭВМ        Большие ЭВМ       Малые ЭВМ         МикроЭВМ


   Рис. 1.3. Классификация компьютеров по размерам и вычислительной мощности

      Функциональные возможности компьютеров обусловлены такими важнейшими техни-
ко-эксплуатационными характеристиками, как [4]:
        быстродействие, измеряемое усредненным количеством операций, выполняемых
машиной за единицу времени;
        разрядность и формы представления чисел, с которыми оперирует компьютер;
        виды, емкость и быстродействие всех запоминающих устройств;
        виды и технико-экономические характеристики внешних устройств хранения, обме-
на и ввода-вывода информации;
        тип внутримашинного интерфейса, т.е. типы и пропускная способность устройств

                                         39


связи и сопряжения узлов компьютера между собой;
        многопрограммность, т.е. способность компьютера одновременно работать с не-
сколькими пользователями и выполнять одновременно несколько программ;
        типы и технико-эксплуатационные характеристики операционных систем, исполь-
зуемых в машине;
        наличие и функциональные возможности программного обеспечения;
        программная совместимость с другими типами компьютеров, т.е. способность вы-
полнять программы, написанные для других типов компьютеров;
        система и структура машинных команд;
        возможность подключения к каналам связи и вычислительной сети;
        эксплуатационная надежность компьютера и другие параметры и характеристики;
     Дадим краткую характеристику классов компьютеров, разделенных на схеме (Рис. 1.3)
по критерию «размер и вычислительная мощность».
     Большие компьютеры за рубежом часто называют мэйнфреймами (mainframe). К ним
относят, как правило, компьютеры, имеющие производительность не менее 100 MIPS, ос-
новную память емкостью от 512 до 10 000 Мбайт, внешнюю память не менее 100 Гбайт,
многопользовательский режим работы при одновременном обслуживают от 16 до 1000 поль-
зователей.
     Компьютеры класса «mainframe» нашли широкое применение при решении научно-
технических задач, используются в качестве платформы в вычислительных системах с па-
кетной обработкой информации, в работе с большими базами данных, в управлении вычис-
лительными сетями и их ресурсами, в качестве больших серверов вычислительных сетей. По
данным экспертов, на мэйнфреймах сейчас находится около 70 % «компьютерной» инфор-
мации.
     Малые компьютеры (мини-ЭВМ) - надежные, недорогие и удобные в эксплуатации
компьютеры, обладающие несколько более низкими по сравнению с мэйнфреймами возмож-
ностями.
     Мини-компьютеры обладают производительностью до 1000 MIPS, емкостью основной
памяти до 8000 Мбайт, емкостью дисковой памяти до 1000 Гбайт, числом поддерживаемых
пользователей от 16-до 1024.
     Все модели мини-компьютеров разрабатываются на основе микропроцессорных набо-
ров интегральных микросхем2, 32-, 64- и 128-разрядных микропроцессоров.
     К достоинствам мини-компьютеров можно отнести:
        специфичную архитектуру с большой модульностью;
        лучшее чем у мэйнфреймов соотношение производительность/цена;
        повышенная точность вычислений.
     Мини-компьютеры ориентированы на использование в качестве управляющих вычис-
лительных комплексов. Наряду с использованием мини-компьютеров для управления техно-
логическими процессами, они успешно применяются для вычислений в многопользователь-
ских вычислительных системах, в системах автоматизированного проектирования, в систе-
мах моделирования несложных объектов, в системе искусственного интеллекта.



2
  Интегральная схема — электронная схема специального назначения, выполненная в виде
единого полупроводникового кристалла, объединяющего большое число активных элемен-
тов (диодов и транзисторов).
                                          40



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика