Размещено на http://www.allbest.ru/

Информационные технологии

План лекций

· Понятия и история развития информационных технологий

· Структурные характеристики информационных технологий

· Аппаратное обеспечение ИТ

· Программное обеспечение ИТ

· Технологии разработки программных продуктов

· Информационное обеспечение ИТ

· Организационное обеспечение ИТ

· Юридическое и прочие виды обеспечения ИТ

· Распределенная обработка данных в ИТ

· Технологии проектирования и эксплуатации задач по управлению процессами управления

· Банковские информационные технологии ( БИТ )

· Экономическая эффективность ИТ

Понятия и история развития информационных технологий

Основные понятия

Существование и эффективное функционирование любого объекта, являющегося предметом человеческой деятельности, связано с понятием управления. Такими объектами могут являться как государство, регион, так и предприятия различных размеров и форм собственности. При этом процесс управления можно определить как набор действий человека, включающих планирование деятельности объекта, организацию исполнения планов и контроль за их выполнением. Планирование можно представить как мысленный эскиз целей и мероприятий, которые надлежит осуществить объекту. Организации являются структурным эскизом задач. Это понятие подразумевает управление людскими и материальными ресурсами таким образом чтобы достичь поставленных целей. Замыкает процесс управления объектами контроль, который позволяет установить соответствие между реальным ходом деятельности и намеченными планами.

Основным носителем, с помощью которого осуществляется указанные действия, является информация. Информацию можно определить как набор фактов, сведений, воспринимаемых человеком и устраняющими у него ранее существовавшую неопределенность. Синонимом информации является понятие данные, которые можно определить как набор фактов, сведений, представленных в закодированном виде, которые могут храниться, передаваться и обрабатываться человеком или машиной. В процессе манипулирования информацией можно выделить 2 составляющие:

процесс формального или технического преобразования информации;

процесс принятия решений.

На разных этапах управления преобладает тот или иной вид манипулирования информацией. Так, планированию больше свойственен процесс принятия решений. Этапу контроля наоборот - процесс формального преобразования информации..

Процесс управления предприятиями с помощью информации существовал всегда, однако только в последние 50 лет появились 2 фактора, которые в корне изменили его:

· резкое возрастание объемов информации и структурной сложности информации, связанных с ростом объема производств, усложнением технологий, расширением производственных связей предприятия;

· появление новых технических средств, позволяющих хранить большие объемы информации, быстро их передавать и обрабатывать.

Наличие этих двух факторов привело к появлению новых информационных технологий, которые позволили автоматизировать процесс формального преобразования информации. Принятие решений в силу особенностей человеческих отношений остается за человеком, хотя существуют попытки автоматизировать и его. Например, создание экспертных систем. Как и в любой сфере деятельности, в информационных технологиях существует ряд базовых понятий образующих содержание этой области знаний. Помимо приведенных понятий информации и данных в информационных технологиях используются следующие.

Информационная технология - совокупность методов, производственных и программно-технологических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, хранение, обработку, вывод и распространение информации. Информационные технологии предназначены для снижения трудоемкости процессов использования информационных ресурсов.

Автоматизированная информационная технология - информационная технология, в которой для передачи, сбора, хранения и обработки данных, используются методы и средства вычислительной техники и систем связи.

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

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

Информационные ресурсы - отдельные документы и отдельные массивы документов, документы и массивы документов в информационных системах (библиотеках, архивах, фондах, банках данных, других информационных системах).

Пользователь - субъект, обращающийся к собственнику или владельцу за получением необходимых ему информационных ресурсов или информационных технологий.

Информационная система - упорядоченная совокупность документированной информации и информационных технологий.

Исторические аспекты информационных технологий

Первыми организационными структурами, позволяющими автоматизировать обработку информации на предприятии, стали вычислительные центры. Базирующиеся на крупных ЭВМ, они обладали следующими техническими возможностями: широко использовались системы разделения машинного времени между пользователями. Системы разделения времени были представлены режимом пакетной обработки. Этот режим предусматривал объединение заданий многих пользователей в пакет, который загружался в машину. При этом, задания выполнялись в таком порядке, чтобы максимально загрузить ресурсы ЭВМ. Появление удаленных терминалов, подключенных непосредственно к ЭВМ, привело к возникновению режима разделения времени. При этом, критерием эффективности работы ЭВМ явилась минимизация времени отклика над заданием пользователя. Одним из подходов к решению этой задачи явилось квантование машинного времени, то есть на решение задач каждого пользователя выделялся квант времени, по истечении которого процессор переключался на решение задачи другого пользователя. Большая производительность ЭВМ позволяла создавать для пользователей ощущение единственности. Наличие базовой ЭВМ большой мощности позволяло внедрять новые программные средства и использовать их для всех пользователей. Для повышения производительности таких комплексов используется многомашинное комплексирование, то есть несколько ЭВМ объединяется в систему, при этом количество обслуживаемых терминалов значительно возрастает.

Появление персональных ЭВМ в корне изменило появление технологии данных и вызвало изменения организационной структуры не только в управляемых объектах, но и в самих организационных формах использования вычислительной техники. Именно с персональными ЭВМ связывают понятие новой информационной технологии.

Процесс внедрения персональных ЭВМ позволили перейти от централизованной обработки информации к распределенной, осуществляемой на основе локальных и интегрированных сетей. Основной ячейкой новой информационной технологии является автоматизированное рабочее место (АРМ). При работе с АРМ характер действий работы специалиста кардинально меняется. Основными отличиями их работы в условиях новой информационной технологии являются:

· работа пользователя в режиме манипулирования данными. Он должен «видеть и действовать», а не «знать и помнить».

· сквозная информационная поддержка на всех этапах прохождения информации на основе интегрированной базы данных, предусматривающая единую унифицированную форму представления, хранения, поиска, отображения, восстановления и защиты данных.

· безбумажный процесс отработки документа, при котором на бумаге фиксируется только окончательный вид документа, а промежуточные версии хранятся на машинных носителях.

Одной из главных предпосылок появления новых информационных технологий является изменение отношения информации, которая признана одним из главных ресурсов общества, при этом признано:

· информация является товаром, обладает меновой стоимостью и ценностью

· все предприятия осуществляют информационную деятельность

· предприятия и общество в целом осуществляют функции контроля и управления, которые являются видами информационной деятельности

· информационная деятельность наряду с традиционными образует самостоятельный сектор экономики, содержащий связь, страхование, финансы, образование, исследование и т.д.

Структурные характеристики информационных технологий

Понятие технология относится к способу и последовательности деятельности людей с использованием оборудования и материалов для достижения конечной цели. Например, технология производства мебели, станков и т.д. В этом смысле информационные технологии (ИТ) представляют обычную технологию. Только в качестве оборудования используются аппаратные и программные средства, материалов - информация. Различают понятие информационных технологий в широком смысле, как способы использования различных аппаратных и программных средств, для хранения и переработки информации с целью эффективного управления объектом, и в узком смысле, как виды организации программных средств для программирования задач управления объектами, например ASP.NET технология. Далее будем рассматривать ИТ в широком смысле, кроме тех случаев, когда речь будет идти о программных средствах.

Информационные технологии как и любая система включают составляющие её компоненты, которые образуют структуру ИТ. Эти компоненты называются видами обеспечения. Различают следующие основные виды обеспечения информационных технологий:

· Аппаратное обеспечение;

· Программное обеспечение;

· Информационное обеспечение;

· Организационное обеспечение;

· Юридическое обеспечение.

· Лингвистическое и другие виды обеспечения.

Аппаратное обеспечение включает как средства компьютерной техники, так и сетевое оборудование. Поддержание работоспособности аппаратных средств и решение задач пользователей обеспечивается программным обеспечением. Задачи информационного обеспечения позволяют подготовить информацию для решения проблем пользователей с помощью соответствующих программ, а также определяют результаты и формы их представления, полученных с помощью программных средств. Организационное обеспечение определяет использование людских ресурсов для решения задач информационных технологий. Сюда входят как системные и сетевые администраторы, так организация рабочих мест для решения задач предприятия или любого другого объекта. И наконец юридическое обеспечение решает как задачи лицензирования и лицензионного использования программных средств, так и юридические аспекты использования информации.

Степень правильности использования этих видов обеспечения обуславливает эффективность применения ИТ в целом. Причем казалось бы второстепенные виды обеспечения, такие как организационное и юридическое, подчас играют ключевую роль в эффективности использования ИТ.

(Технология аппаратной виртуализации.)

Аппаратное обеспечение информационных технологий

Общие характеристики компьютеров

Все компьютеры можно разделить на несколько категорий.

· Карманные ПК.

· Блокнотные ПК.

· ПК в сфере домашнего хозяйства.

· Базовые настольные ПК.

· Сетевые ПК.

· Высокопроизводительные настольные ПК, рабочие станции и серверы начального уровня.

· Многопроцессорные рабочие станции и серверы высокого уровня.

· Суперкомпьютеры.

Каждой категории компьютеров соответствует специфическая программно-аппаратная инфраструктура.

Карманные ПК гораздо проще компьютеров других категорий, однако в комплекте с сотовым телефоном, специальным факс-модемом и мобильным принтером они могут представлять собой полноценный мобильный офис. Корпоративные пользователи карманных ПК приобретают такой автономный мобильный компьютер для удалённого доступа к локальной сети предприятия с помощью специализированного ПО. Для блокнотных ПК (notebook) предлагаются мобильные процессоры Intel , AMD и MediaGX фирмы Cyrix.

Самая большая категория - базовые настольные ПК. Базовые настольные ПК предназначены для пользователей решающих расчетные, учебные, офисные задачи, не критичные к качеству и объему аппаратного ресурса - памяти, быстродействию процессора или видеокарты.

Высокопроизводительные настольные ПК, рабочие станции и серверы начального уровня - более дорогостоящие, чем ранее рассматриваемые компьютерные системы. Такие компьютеры предназначены для инженеров и пользователей настольных издательских систем, там, где нужно работать со сложной графикой. На рабочую станцию устанавливают обычно только один процессор, а на сервер начального уровня - один или два.

Сервер начального уровня может поддерживать небольшую локальную сеть (до 40 пользователей). От базового настольного ПК такой сервер отличается корпусом типа мидитауэр и большим количеством разъёмов расширения. На сервер начального уровня устанавливается до двух процессоров Pentium II или Pentium Pro. Существуют модели (Dell PowerEdge 2200) с RAID-контроллерами с поддержкой нескольких накопителей Кроме модели фирмы Dell, примером серверов начального уровня могут быть Hewlett-Packard Net Server E и Compaq ProSignia.

Одной из важнейших характеристик данных и более сложных вычислительных систем является надежность. Высокая степень надежности достигается совершенствованием конструкции и повышением отказоустойчивости аппаратной и программной части.

Под отказоустойчивостью понимают возможность компьютерной системы выполнять свою работу после возникновения ошибок. В отличие от простых компьютерных систем, где временный выход из строя может не повлечь за собой больших негативных последствий, необходимость повышения отказоустойчивости сложных многопроцессорных систем представляет собой сложнейшую задачу, решаемую несколькими путями. Среди них: введение дополнительных (запасных) блоков, мгновенная самопереконфигурация системы, повышенное внимание отладке программного обеспечения и другие.

Многопроцессорные рабочие станции и серверы высокого уровня имеют обычно от двух до восьми наиболее производительных процессоров, не менее двух источников питания и вентиляторов, заменяемых «на ходу», несколько интегрированных контроллеров Ultra-Wide SCSI. Серверы содержат большие объёмы оперативной и дисковой памяти. При рассмотрении особенностей применения многопроцессорных систем, важное внимание следует уделить такому понятию, как масштабируемость.

Под масштабируемостью следует понимать возможность добавления количества процессоров, модулей памяти различных видов, а также и других ресурсов вычислительной системы. Практическое выражение масштабируемость приобретает при проектировании аппаратной и программной части архитектуры и конструкции компьютерной системы. Основной смысл масштабируемости заключается в возможности увеличения производительности, пропускной способности системы, обеспечения выполнения практических задач качественно более высокого уровня. При масштабировании проводится тестирование с целью проведения наращивания мощности именно в, так называемых, «узких» местах системы.

Для общей производительности серверов имеет большое значаще быстродействие кэш-памяти второго уровня. Поэтому при выборе следует отдавать предпочтение серверам, созданных на основе процессоров с более емкой и быстрой кэш-памятью, нежели более высокой тактовой частотой.

Кластерная система представляет собой объединение машин, являющегося единым целым для операционной системы, системного программного обеспечения, прикладных программ и пользователей. Кластерные системы в последнее время получили широкое распространение, так как обеспечивают высокую степень отказоустойчивости за счет возможности мгновенно автоматически перейти с вышедшего из строя узла на работающий. Другое достоинство таких систем - более низкая, чем у суперкомпьютеров, стоимость создания и эксплуатации.

Разработчиком идеологии кластерной системы можно назвать компанию DEC. Разработанная фирмой система кластеров характеризуется возможностью разделения ресурсов, высокой готовностью (быстрым переводом пользователей на другой компьютер кластера), высокой пропускной способностью, удобством обслуживания системы, расширяемостью.

Практической областью применения кластерных систем может служить реализация технологии параллельных баз данных. При этом большое число процессоров разделяет доступ к одной базе данных, что позволяет достичь высокого уровня пропускной способности транзакций и поддерживать быструю работу большого числа одновременно работающих пользователей. Параллельные базы данных формируются на основе симметричной многопроцессорной архитектуры с общей памятью (Shared Memory SMP Architecture), архитектуры с общими дисками (Shared Disk Architecture) и архитектуры без разделения ресурсов (Shared Nothing Architecture).

В современный ПК входят следующие основные компоненты:

· материнская плата (Motherboard), называемая ещё главной (Mainhoard) или системной платой

· CPU (Central Processing Unit) - центральный процессор; FPU (Floating Point Processing Unit) - сопроцессор

· винчестер или накопитель на жёстком магнитном диске, обозначенный в документации как HDD (Hard Disk Drive)

· дисковод - для гибких магнитных дисков, FDD (Floppy Disk Drive)

· RAM (Random Access Memory) оперативное запоминающее устройство (ОЗУ)

· ROM (Read Only Memory) - постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)

· графический контроллер - устройство, выполняющее графические операции и обработку видеоданных; акселератор - процессор, ускоряющий обработку видеоизображений

· монитор

· элементы электрических соединений узлов и блоков состоят из переходных контактов, плоских кабелей и монтажных проводов;

· корпус (case) - функциональный элемент, защищающий компоненты PC от внешнего воздействия и содержащий блок питания UPS - источник бесперебойного питания;

· устройства ввода - клавиатура, мышь, трэкболл, джойстик, дигитайзер, сканер;

· устройства вывода - принтер, плоттер;

· мультимедиа компоненты - звуковая карта, CD-ROM, DVD-ROM, карты видео ввода-вывода;

· устройства коммуникаций - факс, модем, сетевая карта.

Все категории компьютеров используют память нескольких типов:

* L1 - кэш-память первого уровня (реализуемая на процессоре).

* L2 - кэш-память второго уровня (располагаемая на материнской плате или на процессоре, к примеру Pentium II).

* RAM - оперативная память.

* Внешняя память (магнитные, магнитооптические и оптические носители).

Материнские платы

Материнская плата (МП) - основная составная часть любого персонального компьютера (PC). Производительность PC зависит от тактовой частоты материнской платы и количества данных, обрабатываемых в единицу времени. Основными компонентами, находящимися на МП являются:

· CPU - процессор;

· FPU - сопроцессор;

· контроллер DMA (Direct Memory Access), позволяющий управлять транспортировкой данных минуя CPU;

· ROM-BIOS (Basic Input Output System) - система, содержащая набор основных функций управления стандартными внешними устройствами PC;

· Cache (кэш-память) -элементы памяти, имеющие, по сравнению с оперативной памятью, меньшее время доступа и содержащие информацию о данных, необходимых CPU в первую очередь. Для кэш-памяти обычно используются очень дорогостоящие микросхемы статической памяти - SRAM (Static Random Access Memory);

· RAM (оперативная память) различных видов;

· Slots (слоты карт расширения) для установки различных устройств.

Процессоры

Архитектура микропроцессоров также может быть существенным основанием для разделения компьютеров, содержащих:

* RISC (Reduced Instruction Set Computer) - микропроцессор с сокращенным набором команд;

* CISC - микропроцессор со сложным набором команд;

* EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing) - технологию вычислений с явным параллелизмом.

Производители RISC-процессоров: Sun Microsystems (UltraSPARC II, III), DEC (Alpha 21164), HP(PA-7150, PA-8000), SGI (MIPS R-10000), IBM (PPC-601, PPC-604), Motorola (88000), NEC (VR4111).

К CISC-архитектуре относятся все выпускаемые процессоры архитектуры «х86»: Pentium, Pentium Pro, Pentium II, III и 4 корпорации Intel, а также процессоры AMD и Cyrix.

Основная идея архитектуры RISC заключается в сокращении набора команд процессора по сравнению с обычной архитектурой CISC до минимально необходимого. Обычно такой набор включает в себя несколько наиболее часто используемых команд загрузки и перехода, элементарные арифметические и логические команды, и небольшое количество служебных операций. Все остальные функции реализуются при помощи программ. Такая архитектура дает : то, что простые команды, имеющие одинаковый формат, обрабатываются процессором с гораздо большей скоростью, т.к. исчезает необходимость в микропрограммном управлении. По сравнению с CISC, RISC тратит гораздо меньше времени на обслуживание самого себя.

С точки зрения требуемой площади кристалла реализация простого набора команд позволяет увеличить количество внутренних регистров процессоров, называемых КЭШ памяти, с минимальным доступом времени к ним. Кроме того, выполнение небольшого набора часто используемых команд увеличивает эффективность внутреннего конвейера процессора.

Если суперскалярные RISC-процессоры могут сегодня выполнять до четырёх команд в одном цикле, в качестве примера можно привести процессоры, изготовленные по технологии EPIC. Одним из первых процессоров, представителей технологии EPICявляется Merced, проектируемый по технологии IA-64.

Процессор или CPU (Central Processing Unit) управляет, контролирует все элементы материнской платы. Подавляющее большинство современных процессоров совместимы с архитектурой Intel 80x86. К середине 90-х годов корпорация Intel занимает лидирующее положение на рынке CPU. Основные характеристики процессоров:

* степень интеграции чипа - сколько транзисторов может в ней уместиться, к примеру, для Intel 80586 - это от 3 млн. транзисторов на 3,5 см2. Для более новых процессоров это соотношение выглядит следующим образом: Pentium III (Katmai) имеет 9,5 млн. транзисторов при площади 106 мм2, Pentium III (Coppermine) - 28 млн. транзисторов при площади 128 мм2, AMD Athlon (Thunderbird) имеет 37 млн. транзисторов при площади 120 мм2;

* внутренняя разрядность данных - количество бит, которое может одновременно обрабатываться внутри CPU (16, 32, 64);

* тактовая частота - частота внутреннего тактового генератора основного микропроцессора;

* адресация памяти - размер поддерживаемой памяти (1 Мбайт для CPU 8086/88, 4 Гбайт для 80486).

На рынке конкуренцию Intel составляют две фирмы: Cyrix и AMD. Конкуренты Intel разработали спецификацию для маркировки своих процессоров 5-го и 6-го поколений - P-Rating. Данный показатель отражает тот факт, что производительность эталонной системы с подобным процессором эквивалентна и даже выше, чем у аналогичной машины с процессором Intel соответствующей тактовой частоты .

Процессор Р166+, являющийся совместным продуктом Cyrix и IBM, на выставке СеВ1Т'96 получил наивысшую оценку журнала BYTE в категории «Лучшая технология». Этот процессор принадлежит к серии Сх6х86 (рабочее название «Ml») и является аналогом Pentium, но на одинаковой тактовой частоте значительно производительнее. В процессоре применено RISC-ядро Ml и динамическое переименование регистров, чего нет в Pentium. Стоимость процессоров от Cyrix значительно (почти в 2 раза) ниже.

Накопители на жестких дисках

Винчестер - накопитель на жёстких дисках (Hard Disk Drive - HDD) применяется для хранения и использования больших объёмов информации. Конструкция винчестера: корпус из прессованного алюминия, управляющий двигатель, диски, головка записи / считывания и электроника.

Само название «винчестер» появилось в 1973 году, когда фирма IBM разработала ЭВМ 3340. IBM выпустила пакет из двух дисков по 30 Мбайт с маркировкой «30/30», что напоминало пользователям калибр двустволки «Винчестер 30/30». Однако, в ПК винчестеры появились только в 1983 году (объёмом 10 Мбайт, временем доступа 100 мс, скоростью передачи данных 85 Кбайт/с). Современный винчестер имеет объём от 8 Гбайт, среднее время доступа около 8 мс, скорость передачи данных от 33 Мбайт/с.

Показатель надежности очень важен для жестких дисков. Существуют два показателя надежности жестких дисков:

число циклов старт / стоп (Start/Stop Cycles);

время наработки на отказ (Mean Time Before Failure - MTBF).

Важной характеристикой для жёсткого диска является также скорость вращения. На современных моделях этот показатель составляет 3400-10000 об/мин.

Характерной особенностью маркировки является то, что указанная в названии модели примерная ёмкость рассчитана на миллион байт, а не мегабайт (1 Мбайт равен 1048576 байт). То есть в математическом виде это выглядит следующим образом:

* по мнению производителей винчестеров 1 Мбайт = 106 = 1 000 000 байт;

* реально, так как 1 Кбайт = 1024 байт, то 1 Мбайт = 1020 = 1048576 байт.

Жесткие диски выпускаются основными производителями с двумя интерфейсами:

* IDE (Integrated Drive Electronics) для однопользовательских систем;

* SCSI (Small Computers Systems Interface) для многозадачных операционных систем.

К использованию жестких дисков в высокопроизводительных компьютерных системах, выполняющих роль серверов корпоративного, регионального и выше уровней предъявляются повышенные требования к надежности хранения данных. Такие системы требуют кроме большой производительности больших объемов памяти на внешних запоминающих устройствах, повышенных параметров надежности функционирования системы в целом. Этим системам приходится функционировать в безостановочном режиме, поскольку к ним подключается множество рабочих станций и других серверов, которые должны решать свои задачи в любое время. При этом особое требование предъявляется к объему и надежности хранения данных. Для надежного хранения больших объемов данных используется RAID технологии. Эта технология включает в себя систему « зеркальных » дисков большой емкости (десятки, сотни ГБайт).

Под « зеркальными » понимается пара дисков, на которые параллельно заносятся одни и те же данные. При появлении сбоя чтения каких - либо данных они читаются с « зеркального » диска, после чего автоматически запускается программа тестирования участка сбойного диска, при необходимости замена его на резервный и восстановление утерянной информации.

Компакт диски

CD-ROM-дисководы являются сейчас стандартным комплектующим почти в каждом ПК. Широкое распространение таких устройств объясняется их низкой стоимостью и большой ёмкостью (800 Мбайт). Практически все программные продукты поставляются на CD-дисках. Все компьютерные CD-ROM-дисководы совместимы с CD-Audio-дисками, которые воспроизводятся на скорости около 150 Кбайт/с Скорость передачи данных (data transfer) - важнейшая характеристика дисководов CD-ROM.

DVD (Digital Versatile Disk) «цифровой многоцелевой диск» имеет те же размеры, что и обычный компакт-диск, но вмещает до 17 Гб и более информации (в зависимости от стандарта), что позволяет намного расширить сферу его применения. Технологически увеличения ёмкости диска и скорости чтения/записи удалось достичь благодаря уменьшению в два раза размера элемента данных (лунок на поверхности DVD-диска, считываемых лазером) и расстояния между дорожками. Процесс чтения DVD-дисков полностью идентичен процессу чтения CD-ROM. Однако, для чтения и записи DVD-дисков необходим лазер с другой длиной волны, лежащей не в инфракрасном, а в красном диапазоне - 650 и 635 нм вместо 780 нм у приводов CD-ROM, из-за чего и возникают проблемы при чтении компакт-дисков на DVD-приводах - для этого требуется установка либо второго лазера, либо специальной микросхемы.

* DVD-RAM. Первый формат для перезаписываемых дисков, который получил одобрение консорциума компаний, установившего первоначальную спецификацию DVD Стандартом предусмотрено не менее 1 млн циклов записи

* DVD+RW. Самую крупную фракцию, отколовшуюся от тех, кто продолжает следовать первоначальной спецификации, возглавляют компании Hewlett-Packard, Philips и Sony, совместно разработавшие формат DVD+ReWritable или DVD+RW. Они поддерживают спецификацию DVD+RW, поскольку, по их мнению, она лучше подойдет для некоторых программ. Например, по утверждению компании Philips, будущие поколения ее накопителя DVD+RW смогут, вероятно, осуществлять запись и на диски CD-R, а это означает, что пользователи получат возможность создавать диски для огромного множества установленных накопителей CD-ROM. Формат DVD+RW не требует помещения дисков в картридж.

* DVD-R/W. Фирма Pioneer предложила свою собственную спецификацию под названием DVD-R/W. Эта спецификация представляет собой результат эволюционного развития существующей технологии CD-RW и предусматривает использование носителей с произвольным доступом, имеющих емкость до 3,95 Гбайт. Одной из основных характеристик технологии DVD-R/W является более высокая отражательная способность ее дисков (записываемых методом изменения фазового состояния) по сравнению с носителями типа DVD-RAM или DVD+RW. Вследствие этого диски DVD-R/W могут без проблем читаться существующими накопителями DVD-ROM и проигрывателями DVD. Поэтому накопители DVD-R/W предназначены не для конечных пользователей, а для разработчиков, создающих диски, которые будут читаться стандартными накопителями.

Оперативная память

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ или RAM - Random Access Memory - память с произвольной выборкой) представляет собой основную полупроводниковую память, которая используется для хранения переменной информации для микропроцессора и других аппаратных устройств. ОЗУ - рабочая память компьютера, величина которой определяет размер и число одновременно выполняющихся программ. Все данные в ОЗУ теряются при выключении питания ПК, то есть важнейшее свойство оперативной памяти - энергозависимость.

При запуске системы или прикладной программы происходит загрузка данных из постоянной памяти в оперативную. Так как ОЗУ - дорогостоящий вид памяти, вместе с оперативной используется и виртуальная память.

Оперативная память рассматривается:

* с точки зрения организации на материнской плате: какие элементы памяти и какой ёмкости необходимы;

* с точки зрения адресации: как оперативная память устроена логически, какую роль играет операционная система.

Важнейшей характеристикой элементов оперативной памяти является время доступа (access time). Время доступа необходимо для осуществления полного цикла обращения к информации, хранящейся по случайному адресу памяти. Если первые ПК использовали память с временем доступа более 140 нс, то для оптимальной работы на новейших ПК требуется ОЗУ с 45 нс, а при использовании сокращённых циклов обращения - 6-10 нс.

В зависимости от конструкции используемой материнской платы применяются различные типы памяти DRAM.

* ЕСС (Error Checking and Correcting) - память с контролем чётности.

* EDO (Extended Data Out) - тип DRAM, который хранит последние запрошенные данные в кэше после того, как они были использованы. EDO RAM применяется с 1995 года вместе с набором микросхем Intel Triton и процессорами Pentium, что позволило тогда увеличить производительность ОЗУ на 20%. Данный тип памяти поддерживает тактовую частоту шины до 83 МГц.

* BEDO (Burst EDO) - это EDO RAM со специальным счётчиком слов. BEDO не получил широкого распространения из-за низкой тактовой частоты - всего до 66 Гц.

* FPM (Fast Page Mode) со временем доступа 60-70 нс применялась в ПК до Pentium 100. FPM DRAM позволяет значительно ускорить доступ к последовательно расположенным ячейкам памяти. Так как в матрице динамической памяти происходит считывание в статический буфер всей строки памяти целиком, а необходимый бит выбирается уже в зависимости от адреса столбца, то, если следующий подлежащий считыванию бит находится в той же строке не требуется переносить его в буфер ещё раз [27;34].

* Enhanced DRAM - также не получил широкого распространения. EDRAM содержит как ячейки обычной DRAM, так и небольшое количество ячеек быстродействующей памяти типа SRAM.

* SDRAM (Synchronous DRAM) - массово выпускаемый тип памяти с тактовой частотой до 100 МГц и выше, временем доступа менее 12 нс.

* DDR(DDR2,DDR3) SDRAM (Double Data Rate SDRAM) -поколение SDRAM с улучшенными характеристиками.

* Direct Rambus DRAM-новый вид памяти, поддерживаемый компанией Intel.

Весь объем оперативной памяти персонального компьютера разделен на несколько банков, причем, вид и тип используемых в них элементов зависят от конструкции системной платы и приводятся в ее техническом описании. Разрядность банка соответствует разрядности шины данных базового микропроцессора. Напомним, что микропроцессор 18088 за один раз может адресовать только 8 разрядов, i80286 - 16, i80386 - 32, Pentium - 64, Таким образом, в компьютерах на базе микропроцессоров 386 и 486 (32-разрядная шина данных) для заполнения банка требуется либо четыре 30-контактных либо один 72-контактный SIMM-модуль. В системах, имеющих в основе микропроцессоры Pentium, Pentium ММХ или Pentium II (64-разрядная шина), необходимо использовать два 72-контактных модуля SIMM или один 168-контактный модуль DIMM.

Графические контроллеры

Современные графические контроллеры содержат от 1 до 32 Мбайт памяти различных типов. Наиболее часто применяемыми типами памяти для реализации фрейм-буферов являются:

* обычная память типа DRAM или EDO DRAM. Микросхемы EDO DRAM работают на 20% быстрее обычных DRAM;

* двухпортовая память VRAM (Video RAM). Применение микросхем двухпортовой памяти позволяет повысить производительность системы, так как VRAM выполняет чтение и запись информации одновременно;

* двухпортовая память WRAM (Window RAM). Такой тип видеопамяти разработала корпорация Samsung, которая утверждает, что WRAM немного быстрее VRAM;

* MDRAM (Multibank DRAM). Данный тип видеопамяти использует адресное пространство, разделяя его на 10 банков;

* SGRAM (Synchronous Graphics RAM). SGRAM представляет собой разновидность синхронной памяти SRAM;

* RDRAM (Rambus DRAM). RDRAM - видеопамять с тактовой частотой 133 МГц и скоростью передачи до 500 Мбайт/с.

Существуют видеокарты стандартов PCI, VL-Bus, ISA, EISA, AGP и MCA. Наиболее распространен стандарт PCI.

Производительность видеокарты в значительной степени влияет на общую производительность системы. Хорошая видеокарта позволяет сделать до 80% того, что сможет сделать остальное оборудование. Видеокарта - это не только графический адаптер, но и, в большинстве случаев, мультимедиа-акселератор. Применение акселератора (ускорителя) позволяет разгрузить CPU. Мультимедиа-функции видеокарты: цифровая фильтрация, масштабирование, цифровая компрессия и декомпрессия видео, ускорение трёхмерной (3D) графики.

Мультимедиа ПК - это система, соответствующая стандартам МРС (Multimedia Personal Computer). Возможности мультимедиа ПК: акустика Hi-Fi, визуальные динамические эффекты и взаимодействие с пользователем.

Технологии мультимедиа - наиболее быстро развивающаяся сфера аппаратных средств ПК. Разработка более производительных микропроцессоров, быстрых мультимедиа плат и совершенного программного обеспечения приводит к частой смене стандартов на оборудование. Одной из самых перспективных и реальных технологий является DVD - цифровые видеодиски, о которых говорилось ранее

Сетевые вычислительные системы

Большинство вычислительных систем используют локальные вычислительные сети, в которых реализованы концепции либо файл-сервера, либо клиент-сервера. Обе эти концепции базируются на передаче данных по сети, поэтому вычислительная сеть является узким местом по надежности функционирования всей системы в целом. В работе системы возможны следующие виды отказов:

· Аварийное завершение транзакций. Под транзакцией понимается процесс обмена данными между двумя компьютерами, который включает множество различных операций с одной стороны и является неделимым с другой.

· Отказ рабочей станции

· Отказ сервера

· Отказ внешнего запоминающего устройства сервера

· Зависание или аварийное завершение ОС или СУБД

· Зависание сети

· Отключение питания

· Разрыв физической среды передачи базы данных

· Возникновение тупиковых ситуаций

· Семантическое искажение информации, обнаруживаемое пользователем или администратором базы данных

Обнаружение отказов в процессе функционирования автоматизированных информационных систем происходит на аппаратном и программном уровне. Пользователь оповещается об отказах этими средствами. Для обеспечения надежности хранения и обработки данных используется аппаратная избыточность, поддерживаемая средствами операционной системы ( например RAID - технологии ). Другим способом ведения аппаратной избыточности является резервирование компьютеров, входящих в состав сети.

Компьютерная сеть состоит из компьютеров соединенных между собой линиями связи. Линии связи могут быть как кабельными так и беспроводными.

Способы объединения компьютеров в сеть называются сетевыми топологиями. Наиболее употребительные следующие базовые сетевые топологии:

· шинная

· кольцевая

· звездообразная

При создании компьютерной сети используются как базовые, так и смешанные топологии.

Шинная является простейшей из топологий и выглядит следующим образом:



Кольцевая топология: здесь сетевая шина замкнута в кольцо, она имеет параметры надежности такие же как и у шины.

Звездообразная - предусматривает замыкание всех компьютеров сети, либо на компьютер, либо на специальные устройства: концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы и другие. В первом случае образуется сеть с выделенным сервером, т.к. компьютер, на который замыкаются все компьютеры, играет обслуживающую роль и поэтому называется сервером. Обрыв любой из линий связи приводит к отключению только одного компьютера.

Сети, не имеющие выделенного сервера, называются одноранговыми.

Типовые сетевые топологии используются в сравнительно небольших сетях (до 15 компьютеров ). В настоящее время шинные и кольцевые топологии практически не используются, так как кабельное соединение компьютеров использует новые, более совершенные средства. Кроме того все более широкое распространение получают беспроводные каналы связи. При достаточно сложной информационной структуре предприятия используют смешанные сетевые топологии.

Как отмечалось, для объединения компьютеров в сети используются концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы. Их основное отличие в «интеллектуальности» обслуживания связи между компьютерами. Если концентраторы получив данные на передачу от одного компьютера другому, распространяют их по всем подключенным линиям, то коммутаторы один раз определив кому предназначены данные, запоминают сегменты линий связи для этого сеанса и обеспечивают обмен данными двух компьютеров, не распространяя сигналов по другим линиям. В первом случае сеть оказывается перегруженной, если в сети параллельно ведётся несколько сеансов связи. Маршрутизаторы позволяют разделить всю сеть на несколько изолированных сегментов с тем, чтобы сетевой трафик не выходил за пределы подсети.

Примером смешанной топологии может служить следующая сеть:

В больших сетях большое значение имеет безостановочная работа центрального сервера. Для решения этой проблемы используется как дублирование функций центрального сервера, так и обеспечение бесперебойного питания. Последняя проблема решается путем использования специальных источников бесперебойного питания ( их называют UPS).

Идея использования этого источника для поддержания сохранности информации в сети заключается в следующем: для UPS к операционной системе подключается специальное программное обеспечение, которое вместе с источником бесперебойного питания обеспечивает следующие действия: при отключении питания источник позволяет поддерживать работу сервера в течении 5-10 минут. Если в течении этого времени питание не восстановится, запускается программа предупреждения всех связанных с сервером пользователей и закрываются все файлы, с которыми идет работа, только после этого сервер отключается.

Типы сетей

Появление корпоративных сетей - это хорошая иллюстрация известного философского постулата о переходе количества в качество. При объединении отдельных сетей крупного предприятия, имеющего подразделения в различных городах и странах, в единую сеть, многие количественные характеристики объединенной сети часто превосходят некоторый критический порог, за которым начинается новое качество. При этом число пользователей и компьютеров может измеряться тысячами, число серверов - превышать несколько сотен, число записей в базе данных - несколько миллионов, а расстояния между сетями могут оказаться такими, что использование глобальных связей становится необходимостью.

Непременным атрибутом такой сложной и крупномасштабной сети является гетерогенность - нельзя удовлетворить потребности тысяч пользователей с помощью однотипных элементов и однородных структур. В корпоративной сети обязательно будут использоваться различные типы компьютеров - от мейнфреймов до персональных компьютеров, 3-5 типов операционных систем, с десяток различных коммуникационных протоколов, несколько СУБД и множество других приложений.

Превышение количественными изменениями некоторой критической массы и породило новое качество - корпоративную сеть.

Термин "корпоративность" связывает описанный вид сетей с принадлежностью их одному предприятию, причем крупному. Этот признак не является главным, а просто отражает тот факт, что крупномасштабная, гетерогенная и хорошо интегрированная сеть чаще всего получается в результате усилий предприятия при объединении своих отдельных сетей в единую информационную систему. Поэтому, если сеть обладает отмеченными выше особенностями, но не принадлежит одной корпорации, то ее все равно можно назвать корпоративной.

Корпоративные сети возникли не на пустом месте. Сначала на предприятиях создавались небольшие локальные сети, используемые только небольшой группой сотрудников - так называемые сети рабочих групп, затем они вырастали в сети отделов и кампусов (площадок).

Сети рабочих групп и отделов - используются небольшой группой сотрудников, решающих общие задачи. Главной целью сети отдела является разделение локальных ресурсов, таких как приложения, данные, лазерные принтеры и модемы. Сети отделов обычно не разделяются на подсети.

Сети кампусов - соединяют несколько сетей отделов внутри отдельного здания или внутри одной территории предприятия. Эти сети являются все еще локальными сетями, хотя и могут покрывать территорию в несколько квадратных километров. Сервисы такой сети включают взаимодействие между сетями отделов, доступ к базам данных предприятия, доступ к факс-серверам, высокоскоростным модемам и высокоскоростным принтерам.

Сети отделов или рабочих групп используются группой людей, объединенных решением общей задачи, такой, например, как бухгалтерский учет или маркетинг. Главной целью сетей отделов является разделение ресурсов, таких как приложения, данные, лазерные принтеры и, возможно, низкоскоростные модемы. Обычно сети отделов имеют один или два файловых сервера и не более чем 30 пользователей. Сети отделов, как правило, не разделяются мостами на подсети (сегменты). Даже когда сети отделов соединены в корпоративную сеть, большая часть трафика локализуется в сети отдела, потому что именно в ней выполняется большая часть работы. Как правило, пользователи в 80% случаев обращаются к локальным ресурсам, а в 20% случаев - к удаленным ресурсам.

Такая сеть обычно использует одну или максимум две сетевые ОС. Чаще всего это сеть с выделенным сервером Unix или Windows Server , или же одноранговая сеть. Все пользователи рабочей группы или отдела пользуются СУБД одного типа, чаще всего настольными СУБД типа Access, Paradox или FoxPro, пользующимися файловым сервером для хранения разделяемых данных.

Сети отделов не требуют сложного управления, так как решаемые на этом уровне задачи поддержания сети относительно просты. В функции администратора входит добавление новых пользователей, устранение простых отказов, инсталляцию новых узлов и установку новых версий программного обеспечения. Сложные задачи, такие как установка принципиально нового программного обеспечения, выполняются консультантами или представителями фирм- поставщиков. Средства управления сетей отделов хорошо отработаны и разнообразны, так же, как и сами сети отделов, уже давно применяющиеся и достаточно отлаженные. Такой сетью может управлять сотрудник, посвящающий обязанностям администратора только часть своего времени. В большинстве случаев администратор сети отдела не имеет специальной подготовки, но чаще всего он является тем человеком в отделе, который лучше всех разбирается в компьютерах и само- собой получается так, что он занимается администрированием сети. В нашей стране большинство сетей относится именно к этому типу.

Программное обеспечение ИТ

Общая характеристика и классификация современных программных средств

Программные средства можно условно разделить на:

· системные

· прикладные

· средства разработки программных проектов

Системные программные средства

Системные программные средства предназначены для обеспечения деятельности компьютерных систем как таковых. В их составе выделяют:

· текстовые и диагностические программы;

· антивирусные программы;

· операционные системы;

· командно-файловые процессоры (оболочки).

Тестовые и диагностические программы

Тестовые и диагностические программы предназначены для проверки работоспособности отдельных узлов компьютеров и компонентов программно-файловых систем и, возможно, устранения выявленных неисправностей.

Антивирусные программы

Антивирусные программы предназначены для выявления и, возможно, устранения вирусных программ, нарушающих нормальную работу вычислительной системы.

Операционные системы

Операционные системы являются основными системными программными комплексами, выполняющими следующие основные функции:

· тестирование работоспособности вычислительной системы и ее настройку при первоначальном включении;

· обеспечение синхронного и эффективного взаимодействия всех аппаратных и программных компонентов вычислительной системы в процессе ее функционирования;

· обеспечение эффективного взаимодействия пользователя с вычислительной системой.

Командно-файловые процессоры (оболочки)

Командно-файловые процессоры (оболочки) предназначены для организации системы взаимодействия пользователя с вычислительной системой на принципах, отличных от реализуемых операционной системой, с целью облегчения его работы или предоставления дополнительных возможностей (например, Total Commander).

Прикладные программные средства

Прикладные программные средства обеспечения управленческой деятельностью классифицируются следующим образом:

· системы подготовки текстовых документов;

· системы обработки финансово-экономической информации;

· системы управления базами данных;

· личные информационные системы;

· системы подготовки презентаций;

· экспертные системы и системы поддержки принятия решений;

· системы интеллектуального проектирования и совершенствования систем управления;

· системы обработки и использования графической информации;

· прочие системы.

Постоянное увеличение количества информации, необходимой для принятия правильного управленческого решения, приводит к тому, что традиционные методы работы с документами становятся неэффективными. Так, по сведениям компании Delphi, 15% бумажных документов безвозвратно теряются и для их поиска сотрудники теряют до 30% своего рабочего времени. При переходе к электронным документам и автоматизации документооборота рост производительности сотрудников увеличивается на 20-50%, сокращается время обработки каждого документа более чем на 75%, на 80% уменьшаются расходы на оплату площади для хранения документов.

Системы подготовки текстовых документов предназначены для организации технологии изготовления управленческих документов и различных информационных материалов текстового характера. Они включают в себя:

· текстовые редакторы;

· текстовые процессоры;

· настольные издательские системы.

Системы обработки финансово-экономической информации предназначены для обработки числовых данных, характеризующих различные производственно-экономические и финансовые явления и объекты, и составления соответствующих управленческих документов и информационно-аналитических материалов. Они включают в себя:

· универсальные табличные процессоры;

· специализированные бухгалтерские программы;

· специализированные банковские программы;

· специализированные бухгалтерские программы;

· специализированные программы финансово-экономического анализа и планирования.

· Системы управления базами данных предназначены для создания, хранения и манипулирования массивами данных большого объема.

· Личные информационные системы предназначены для информационного обслуживания рабочего места управленческого работника и по существу выполняют функции секретаря.

· Системы подготовки презентаций предназначены для квалифицированной подготовки графических и текстовых материалов, используемых в целях демонстрации на презентациях, деловых переговорах, конференциях.

· Системы управления проектами предназначены для планирования и управления ресурсами различных видов при реализации сложных научно-исследовательских и про-ектно-строительных работ.

· Экспертные системы и системы поддержки принятия решений предназначены для реализации технологии информационного обеспечения процессов принятия решений на основе применения экономико-математического моделирования и принципов искусственного интеллекта.

· Системы интеллектуального проектирования и совершенствования систем управления предназначены для использования так называемых CASE-технологий, ориентированных на автоматизированную разработку проектных решений по созданию и совершенствованию систем организационного управления.

Базовые информационные технологии

Рассмотренные выше прикладные программные средства не покрывают все потребности управления информационными ресурсами. Поэтому существуют так называемые офисные пакеты комплексных программных систем, обеспечивающих реализацию основных, или базовых, технологий управления информационными ресурсами, к которым относят:

технологии подготовки текстовых документов;

технологии обработки финансово-экономической информации и подготовки табличных документов;

технологии управления базами данных;

технологии личных информационных систем.

Результатом работы текстового редактора является файл, в котором все знаки являются знаками кода ASCII (читается: аски).

Текстовый процессор - система подготовки текстов, которая во внутреннем представлении снабжает собственно текст специальными кодами - разметкой. В основном редакторы и текстовые процессоры различаются по назначению -первые создают ASCII-файлы, вторые предназначены для подготовки текстов для последующей печати на бумаге, форма представления текста имеет большое значение.

Настольные издательства готовят тексты по правилам полиграфии и с типографским качеством. Предназначены программы этого класса не столько для создания больших документов, сколько для реализации различного рода полиграфических эффектов. То есть программа настольного издательства позволяет легко манипулировать текстом, менять форматы страниц, размер отступов, дает возможность комбинировать различные шрифты, работать с материалом до получения полного удовлетворения от внешнего вида отдельных страниц и всего издания.