Основные понятия информатики

* Специальные -- приводы CD-ROM, DVD-ROM; TV-тюнеры; графические акселераторы (ускорители), в том числе для поддержки трехмерной графики; платы видео воспроизведения; устройства для ввода видеопоследовательностей; звуковые платы с установленными микшерами и музыкальными синтезаторами, воспроизводящими звучание реальных музыкальных инструментов; акустические системы с наушниками или динамиками и др.

Программные средства мультимедиа:

* Мультимедийные приложения -- энциклопедии, интерактивные курсы обучения по всевозможным предметам, игры и развлечения, работа с Интернетом, тренажеры, средства торговой рекламы, электронные презентации, информационные киоски, установленные в общественных местах и предоставляющие различную информацию, и др.

* Средства создания мультимедийных приложений -- редакторы видеоизображений; профессиональные графические редакторы; средства для записи, создания и редактирования звуковой информации, позволяющие подготавливать звуковые файлы для включения в программы, изменять амплитуду сигнала, наложить или убрать фон, вырезать или вставить блоки данных на каком-то временном отрезке; программы для манипуляции с сегментами изображений, изменения цвета, палитры; программы для реализации гипертекстов и др.

Технологии мультимедиа:

* Телевизионный прием -- вывод телевизионных сигналов на монитор компьютера на фоне работы других программ.

* Видеозахват - «захват» и «заморозка» в цифровом виде отдельных видеокадров.

* Анимация -- воспроизведение последовательности картинок, создающее впечатление движущегося изображения.

* Звуковые эффекты -- сохранение в цифровом виде звучания музыкальных инструментов, звуков природы или музыкальных фрагментов, созданных на компьютере либо записанных и оцифрованных.

* Трехмерная (3D) графика -- графика, создаваемая с помощью изображений, имеющих не только длину и ширину, но и глубину.

* Музыка MIDI (Musical Instrument Digital Interface -- цифровой интерфейс музыкальных инструментов) -- стандарт, позволяющий подсоединять к компьютеру цифровые музыкальные инструменты, используемые при сочинении и записи музыки.

* Виртуальная реальность (Virtual Reality, VR). Слово «виртуальный» означает «действующий и проявляющий себя как настоящий».

Виртуальная реальность -- это высокоразвитая форма компьютерного моделирования, которая позволяет пользователю погрузиться в модельный мир и непосредственно действовать в нем. Зрительные, слуховые, осязательные и моторные ощущения пользователя при этом заменяются их имитацией, генерируемой компьютером.

Признаки устройств виртуальной реальности: моделирование в реальном масштабе времени; имитация окружающей обстановки с высокой степенью реализма; возможность воздействовать на окружающую обстановку и иметь при этом обратную связь. Пример использования виртуальной реальности: архитектурно-строительная компания использует программное обеспечение, позволяющее заказчикам «посетить» виртуальный образ будущего архитектурного сооружения задолго до того, как будет начато строительство.

3. Программное обеспечение

3.1 Программное обеспечение

Под программным обеспечением (Software) понимается совокупность программ, выполняемых вычислительной системой.

К программному обеспечению (ПО) относится также вся область деятельности по проектированию и разработке ПО:

* технология проектирования программ (например, нисходящее проектирование, структурное программирование и др.);

* методы тестирования программ;

* методы доказательства правильности программ;

* анализ качества работы программ;

* документирование программ;

* разработка и использование программных средств, облегчающих процесс проектирования программного обеспечения, и т. д.

Программное обеспечение -- неотъемлемая часть компьютерной системы. Оно является логическим продолжением технических средств. Сфера применения конкретного компьютера определяется созданным для него ПО.

Сам по себе компьютер не обладает знаниями ни в одной области применения. Все эти знания сосредоточены в выполняемых на компьютерах программах.

Программное обеспечение современных компьютеров включает миллионы программ - от игровых до научных.

3.2 Классификация программного обеспечения

В первом приближении все программы, работающие на компьютере, можно условно разделить на три категории:

1. прикладные программы, непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователям работ;

2. системные программы, выполняющие различные вспомогательные функции, например: управление ресурсами компьютера, создание копий используемой информации, проверка работоспособности устройств компьютера, выдача справочной информации о компьютере и др.;

3. инструментальные программные системы, облегчающие процесс создания новых программ для компьютера.

При построении классификации ПО нужно учитывать тот факт, что стремительное развитие вычислительной техники и расширение сферы приложения компьютеров резко ускорили процесс эволюции программного обеспечения.

Если раньше можно было по пальцам перечислить основные категории ПО -- операционные системы, трансляторы, пакеты прикладных программ, то сейчас ситуация коренным образом изменилась.

Развитие ПО пошло как вглубь (появились новые подходы к построению операционных систем, языков программирования и т. д.), так и вширь (прикладные программы перестали быть прикладными и приобрели самостоятельную ценность). Соотношение между требующимися программными продуктами и имеющимися на рынке меняется очень быстро. Даже классические программные продукты, такие, как операционные системы, непрерывно развиваются и наделяются интеллектуальными функциями, многие из которых ранее относились только к интеллектуальным возможностям человека. Кроме того, появились нетрадиционные программы, классифицировать которые по устоявшимся критериям очень трудно, а то и просто невозможно, как, например, программа - электронный собеседник.

На сегодняшний день можно сказать, что более или менее определенно сложились следующие группы программного обеспечения:

* операционные системы и оболочки;

* системы программирования (трансляторы, библиотеки подпрограмм, отладчики и т. д.);

* инструментальные системы;

* интегрированные пакеты программ;

* динамические электронные таблицы;

* системы машинной графики;

* системы управления базами данных (СУБД);

* прикладное программное обеспечение.

Разумеется, эту классификацию нельзя считать исчерпывающей, но она более или менее наглядно отражает направления совершенствования и развития программного обеспечения.

Прикладная программа -- это любая конкретная программа, способствующая решению какой-либо задачи в пределах данной проблемной области.

Например, там, где на компьютер возложена задача контроля за финансовой деятельностью какой-либо фирмы, прикладной будет программа подготовки платежных ведомостей.

Прикладные программы могут носить и общий характер, например обеспечивать составление и печатание документов и т. п.

В противоположность этому операционная система или инструментальное ПО не вносит прямого вклада в удовлетворение конечных потребностей пользователя.

Прикладные программы могут использоваться либо автономно, т. е. решать поставленную задачу без помощи других программ, либо в составе программных комплексов или пакетов.

Системные программы выполняются вместе с прикладными и служат для управления ресурсами компьютера -- центральным процессором, памятью, вводом-выводом.

Это программы общего пользования, которые предназначены для всех пользователей компьютера. Системное программное обеспечение разрабатывается так, чтобы компьютер мог эффективно выполнять прикладные программы.

Среди десятков тысяч системных программ особое место занимают операционные системы, которые обеспечивают управление ресурсами компьютера с целью их эффективного использования.

Важными классами системных программ являются также программы вспомогательного назначения -- утилиты (лат. utilitas - польза). Они либо расширяют и дополняют соответствующие возможности операционной системы, либо решают самостоятельные важные задачи.

Кратко опишем некоторые разновидности утилит:

* программы контроля, тестирования и диагностики, которые используются для проверки правильности функционирования устройств компьютера и для обнаружения неисправностей в процессе эксплуатации, указывают причину и место неисправности;

* программы-драйверы, которые расширяют возможности операционной системы по управлению устройствами ввода-вывода, оперативной памятью и т. д.; с помощью драйверов возможно подключение к компьютеру новых устройств или нестандартное использование имеющихся;

* программы-упаковщики (архиваторы), которые позволяют записывать информацию на дисках более плотно, а также объединять копии нескольких файлов в один архивный файл;

* антивирусные программы, предназначенные для предотвращения заражения компьютерными вирусами и ликвидации последствий заражения вирусами;

* программы оптимизации и контроля качества дискового пространства;

* программы восстановления информации, форматирования, защиты данных;

* коммуникационные программы, организующие обмен информацией между компьютерами;

* программы для управления памятью, обеспечивающие более гибкое использование оперативной памяти;

* программы для записи CD-ROM, CD-R и т. д.

Часть утилит входит в состав операционной системы, а другая часть функционирует независимо от нее, т. е. автономно.

Инструментальные программные средства - это программы, которые используются в ходе разработки, корректировки или развития других прикладных или системных программ.

По своему назначению они близки системам программирования. К инструментальным программам, например, относятся:

редакторы;

средства компоновки программ;

отладочные программы, т. е. программы, помогающие находить и устранять ошибки в программе;

вспомогательные программы, реализующие часто используемые системные действия; графические пакеты программ и т. п.

Инструментальные программные средства могут оказать помощь на всех стадиях разработки ПО.

3.3 Операционная система

Операционная система -- это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которого -- организация взаимодействия пользователя с компьютером и выполнение всех других программ.

Операционная система выполняет роль связующего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем -- с другой. Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера -- на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ. Этот процесс называется загрузкой операционной системы.

В функции операционной системы входит:

* осуществление диалога с пользователем;

* ввод-вывод и управление данными;

* планирование и организация процесса обработки программ;

* распределение ресурсов (оперативной памяти и кэша, процессора, внешних устройств);

Компьютерный вирус -- это специально написанная, небольшая по размерам программа, которая может «приписывать» себя к другим программам для выполнения каких-либо вредных действий -- портит файлы, «засоряет» оперативную память и т. д.

* запуск программ на выполнение;

* всевозможные вспомогательные операции обслуживания;

* передача информации между различными внутренними устройствами;

* программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, дисковых накопителей, принтера и др.).

Операционную систему можно назвать программным продолжением устройства управления компьютера. Операционная система скрывает от пользователя сложные ненужные подробности взаимодействия с аппаратурой, образуя прослойку между ними. В результате этого люди освобождаются от очень трудоемкой работы по организации взаимодействия с аппаратурой компьютера.

В зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа пользователей, которых могут обслуживать ОС, различают четыре основных класса операционных систем:

1. однопользовательские однозадачные, которые поддерживают одну клавиатуру и могут работать только с одной (в данный момент) задачей;

2. однопользовательские однозадачные с фоновой печатью, которые позволяют, помимо основной задачи, запускать одну дополнительную задачу, ориентированную, как правило, на вывод информации на печать. Это ускоряет работу при выдаче больших объемов информации на печать;

3. однопользовательские многозадачные, которые обеспечивают одному пользователю параллельную обработку нескольких задач. Например, к одному компьютеру можно подключить несколько принтеров, каждый из которых будет работать на свою задачу;

4. многопользовательские многозадачные, позволяющие на одном компьютере запускать несколько задач нескольким пользователям. Эти ОС очень сложны и требуют значительных машинных ресурсов.

В различных моделях компьютеров используют операционные системы с разной архитектурой и возможностями. Для их работы требуются неодинаковые ресурсы. Они предоставляют разную степень сервиса для программирования и работы с готовыми программами.

Операционная система для персонального компьютера, ориентированного на профессиональное применение, должна содержать следующие основные компоненты:

* программы управления вводом/выводом;

* программы, управляющие файловой системой и планирующие задания для компьютера;

* процессор командного языка, который принимает, анализирует и выполняет команды, адресованные операционной системе.

Каждая операционная система имеет свой командный язык, который позволяет пользователю выполнять те или иные действия:

* обращаться к каталогу;

* выполнять разметку внешних носителей;

* запускать программы и т. д.

Анализ и исполнение команд пользователя, включая загрузку готовых программ из файлов в оперативную память и их запуск осуществляет командный процессор операционной системы.

Для управления внешними устройствами компьютера используются специальные системные программы -- драйверы. Драйверы стандартных устройств образуют в совокупности базовую систему ввода-вывода (BIOS), которая обычно заносится в постоянное ЗУ компьютера.

3.4 Файловая система ОС

Файл (англ. file -- папка) -- это место постоянного хранения информации: программ, данных для их работы, текстов, закодированных изображений, звуков и др.

Файловая система -- это средство для организации хранения файлов на каком-либо носителе.

Файлы физически реализуются как участки памяти на внешних носителях -- магнитных дисках или CD-ROM. Каждый файл занимает некоторое количество блоков дисковой памяти. Обычная длина блока 512 байт. Обслуживает файлы специальный модуль операционной системы, называемый драйвером файловой системы. Каждый файл имеет имя, зарегистрированное в каталоге -- оглавлении файлов. Каталог (иногда называется директорией или папкой) доступен пользователю через командный язык операционной системы. Его можно просматривать, переименовывать зарегистрированные в нем файлы, переносить их содержимое на новое место и удалять. Каталог может иметь собственное имя и храниться в другом каталоге наряду с обычными файлами: так образуются иерархические файловые структуры.

Что происходит, когда пользователь подает операционной системе команду «открыть файл ...», в которой указано имя файла и имя каталога, где размещен этот файл?

Для выполнения этой команды драйвер файловой системы обращается к своему справочнику, выясняет, какие блоки диска соответствуют указанному файлу, а затем передает запрос на считывание этих блоков драйверу диска.

При выполнении команды «сохранить файл» драйвер файловой системы ищет на диске незанятые блоки, отмечает их как распределенные для вновь созданного файла и передает драйверу диска запрос на запись в эти блоки данных пользователя.

Драйвер файловой системы обеспечивает доступ к информации, записанной на магнитный диск, по имени файла и распределяет пространство на магнитном диске между файлами.

Для выполнения этих функций драйвер файловой системы хранит на диске не только информацию пользователя, но и свою собственную служебную информацию. В служебных областях диска хранится список всех файлов и каталогов, а также различные дополнительные справочные таблицы, служащие для повышения скорости работы драйвера файловой системы.

К файловой системе имеет доступ также и любая прикладная программа, для чего во всех языках программирования имеются специальные процедуры.

Понятие файла может быть обращено на любой источник или потребитель информации в машине, например в качестве файла для программы могут выступать принтер, дисплей, клавиатура и др.

Структура файловой системы и структура хранения данных на внешних магнитных носителях определяют удобство работы пользователя, скорость доступа к файлам и т. д.

Каталоги

Каталог - это специализированное место на диске, в котором хранятся имена файлов, сведения о размере файлов, времени их последнего обновления, атрибуты (свойства файлов) и т.д.

Подкаталоги. Все каталоги (кроме корневого) на самом деле являются файлами специального вида. Каждый каталог имеет имя, и он может быть зарегистрирован в другом каталоге. Если каталог Х зарегистрирован в каталоге Y, то говорят что Х - подкаталог, а Y - надкаталог или родительский каталог для Х.

Текущий каталог. Каталог, с которым в настоящий момент работает пользователь. Если в команде DOS указать имя файла, то этот файл будет создаваться или отыскиваться в текущем каталоге.

Полное имя файла. Полное имя файла имеет следующий вид (в скобках [] указывается необязательная часть):

[диск:][путь\]имя-файла

Например: 1) a:\file.txt 2) file.txt 3) a:\temp\file.txt 4) a:\temp\1\file.txt

Логические диски

Логические диски. В ОС можно разделить ЖД на несколько логических частей и работать с ними как с отдельными дисками. Эти части называются логическими дисками или разделами ЖД. Каждый логический диск имеет имя(букву), по которому к нему можно обращаться.

Символы * и ?

Во многих командах в именах файлов можно употреблять символы * и ? для указания группы файлов из одного каталога.

Символ * обозначает любое число любых символов в имени файла или расширения имени файла. Символ ? обозначает один произвольный символ или отсутствие символа в имени файла или расширения имени файла.

Пример: 1) a:\work\*.txt 2) a:\work\fil*.txt 3) a:\work\fil*.* 4) a:\work\file.*

1) a:\work\?.txt 2) a:\work\fil?.txt 3) a:\work\fil?.? 4) a:\work\file.??

3.5 Структура операционной системы MS DOS

Операционная система MS DOS (Microsoft Disk Operating System) -- самая распространенная ОС на 16-разрядных персональных компьютерах, состоит из следующих основных модулей (рис. 6.4):

* базовой системы ввода/вывода (BIOS);

* блока начальной загрузки (Boot Record);

* модуля расширения базовой системы ввода/вывода (lo.SYS);

* модуля обработки прерываний (MsDos.SYS);

* командного процессора (Command.COM);

* утилит MS DOS.

Каждый из указанных модулей выполняет определенную часть функций, возложенных на ОС. Места постоянного размещения этих модулей различны. Так, базовая система ввода/вывода находится в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), а не на дисках, как все остальные модули.

Базовая система ввода/вывода (BIOS) выполняет наиболее простые и универсальные услуги операционной системы, связанные с осуществлением ввода-вывода. В функции BIOS входит также автоматическое тестирование основных аппаратных компонентов (оперативной памяти и др.) при включении машины и вызов блока начальной загрузки DOS.

Блок начальной загрузки (или просто загрузчик) -- это очень короткая программа, единственная функция которой заключается в считывании с диска в оперативную память двух других частей DOS-модуля расширения базовой системы ввода/вывода и модуля обработки прерываний.

Модуль расширения базовой системы ввода/вывода дает возможность использования дополнительных драйверов, обслуживающих новые внешние устройства, а также драйверов для нестандартного обслуживания внешних устройств.

Модуль обработки прерываний реализует основные высокоуровневые услуги DOS, поэтому его и называют основным.

Командный процессор DOS обрабатывает команды, вводимые пользователем.

Утилиты DOS - это программы, поставляемые вместе с операционной системой в виде отдельных файлов. Они выполняют действия обслуживающего характера, например разметку дискет, проверку дисков и т. д.

Внешние программы DOS - это программы, поставляемые вместе с ОС в виде отдельных файлов. Эти программы выполняют действия обслуживающего характера, например форматирование дискет, проверку дисков и т.д.

Драйверы устройств - это специальные программы, которые дополняют BIOS и обеспечивают обслуживание новых или нестандартное использование имеющихся устройств.

3.6 Пограммы-оболочки

Оболочки -- это программы, созданные для упрощения работы со сложными программными системами, такими, например, как DOS. Они преобразуют неудобный командный пользовательский интерфейс в дружественный графический интерфейс или интерфейс типа «меню». Оболочки предоставляют пользователю удобный доступ к файлам и обширные сервисные услуги.

Самые популярные у пользователей IBM-совместимых ПК оболочки -- пакеты программ Norton Commander, Far Maneger и DOS Navigator.

Они обеспечивают:

* создание, копирование, пересылку, переименование, удаление, поиск файлов, а также изменение их атрибутов;

* отображение дерева каталогов и характеристик входящих в них файлов в форме, удобной для восприятия человека;

* создание, обновление и распаковку архивов групп сжатых файлов);

* просмотр текстовых файлов;

* редактирование текстовых файлов;

* выполнение из их среды практически всех команд DOS;

* запуск программ;

* выдачу информации о ресурсах компьютера;

* создание и удаление каталогов;

* поддержку межкомпьютерной связи;

* поддержку электронной почты через модем.

В начале 90-х гг. во всем мире огромную популярность приобрела графическая оболочка MS Windows, преимущество которой состоит в том, что она облегчает использование компьютера и ее графический интерфейс вместо набора сложных команд с клавиатуры позволяет выбирать их мышью из меню практически мгновенно. Операционная среда Windows, работающая совместно с операционной системой DOS, реализует все свойства, необходимые для производительной работы пользователя, в том числе многозадачный режим.

Оболочка Norton Navigator -- это набор мощных программ для управления файлами, расширяющий возможности Windows. Позволяет экономить время практически на всех операциях: поиск файлов, копирование и перемещение файлов, открытие каталогов.

3.7 Системы программирования

Система программирования -- это система для разработки новых программ на конкретном языке программирования.

Современные системы программирования обычно предоставляют пользователям мощные и удобные средства разработки программ:

* компилятор или интерпретатор;

* интегрированная среда разработки;

* средства создания и редактирования текстов программ;

* обширные библиотеки стандартных программ и функций;

* отладочные программы, т. е. программы, помогающие находить и устранять ошибки в программе;

* «дружественная» к пользователю диалоговая среда;

* многооконный режим работы;

* мощные графические библиотеки;

* утилиты для работы с библиотеками;

* встроенный ассемблер;

* встроенная справочная служба;

* другие специфические особенности.

Популярные системы программирования -- Turbo Basic, Quick Basic, Turbo Pascal, Turbo C.

В последнее время получили распространение системы программирования, ориентированные на создание Windows-приложений:

* пакет Borland Delphi (Дельфи) -- блестящий наследник семейства компиляторов Borland Pascal, предоставляющий качественные и очень удобные средства визуальной разработки. Его исключительно быстрый компилятор позволяет эффективно и быстро решать практически любые задачи прикладного программирования;

* пакет Microsoft Visual Basic -- удобный и популярный инструмент для создания Windows-программ с использованием визуальных средств. Содержит инструментарий для создания диаграмм и презентаций;

* пакет Borland C++ -- одно из самых распространенных средств для разработки DOS и Windows-приложений.

3.8 Текстовый, табличный и графический редакторы

Текстовый редактор -- это программа, используемая специально для ввода и редактирования текстовых данных.

Этими данными может быть программа, или какой-либо документ, или же книга. Редактируемый текст выводится на экран, и пользователь в диалоговом режиме вносит в него свои изменения.

Текстовые редакторы могут обеспечивать выполнение разнообразных функций, а именно:

* редактирование строк текста;

* использование различных шрифтов;

* копирование и перенос части текста с одного места на другое или из одного документа в другой;

* контекстный поиск и замену частей текста;

* задание произвольных межстрочных промежутков;

* автоматический перенос слов на новую строку;

* автоматическую нумерацию страниц;

* обработку и нумерацию сносок;

* выравнивание краев абзаца;

* создание таблиц и построение диаграмм;

* проверку правописания слов и подбор синонимов;

* построение оглавлений и предметных указателей;

* распечатку подготовленного текста на принтере в нужном числе экземпляров и т. п.

Возможности текстовых редакторов различны -- от программ, предназначенных для подготовки небольших документов простой структуры, до программ для набора, оформления и полной подготовки к типографскому изданию книг и журналов (издательские системы).

Наиболее известный текстовый редактор -- Microsoft Word.

Полнофункциональные издательские системы -- Microsoft Publisher, Corel Ventura и Adobe PageMaker.

Издательские системы незаменимы для компьютерной верстки и графики. Они значительно облегчают работу с многостраничными документами, имеют возможность автоматической разбивки текста на страницы, расстановки номеров страниц, создания заголовков и т. д. Создание макетов любых изданий -- от рекламных листков до многостраничных книг, журналов и Web-страниц -- становится доступным даже для новичков.

Табличный редактор (процессор) -- это комплекс взаимосвязанных программ, предназначенный для обработки электронных таблиц. Электронная таблица - это компьютерный эквивалент обычной таблицы, состоящей из строк и граф, на пересечении которых располагаются клетки, содержащие числовую информацию, формулы или текст.

Значение в числовой клетке таблицы может быть либо записано, либо рассчитано по соответствующей формуле; в формуле могут присутствовать обращения к другим клеткам.

Каждый раз при изменении значения в клетке таблицы в результате записи в нее нового значения с клавиатуры пересчитываются также значения во всех тех клетках, в которых стоят величины, зависящие от данной клетки.

Графам и строкам можно присваивать наименования. Экран монитора трактуется как окно, через которое можно рассматривать таблицу целиком или по частям.

Табличные процессоры представляют собой удобное средство для проведения бухгалтерских и статистических расчетов. В каждом пакете имеются сотни встроенных математических функций и алгоритмов статистической обработки данных. Кроме того, имеются мощные средства для связи таблиц между собой, создания и редактирования электронных баз данных.

Специальные средства позволяют автоматически получать и распечатывать настраиваемые отчеты с использованием десятков различных типов таблиц, графиков, диаграмм, снабжать их комментариями и графическими иллюстрациями. Табличные процессоры имеют встроенную справочную систему, предоставляющую пользователю информацию по конкретным командам меню и другие справочные данные. Многомерные таблицы позволяют быстро делать выборки в базе данных по любому критерию.

Самые популярные табличные процессоры Microsoft Excel (Эксель) и Lotus 1-2-3.

В Microsoft Excel автоматизированы многие рутинные операции, специальные шаблоны помогают создавать отчеты, импортировать данные и многое другое.

Lotus 1-2-3 -- профессиональный процессор электронных таблиц. Широкие графические возможности и удобный интерфейс пакета позволяют быстро ориентироваться в нем. С его помощью можно создать любой финансовый документ, отчет для бухгалтерии, составить бюджет, а затем разместить эти документы в базах данных.

Графический редактор -- это программа, предназначенная для автоматизации процессов построения на экране графических изображений. Предоставляет возможности рисования линий, кривых, раскраски областей экрана, создания надписей различными шрифтами и т. д.

Большинство редакторов позволяет обрабатывать изображения, полученные с помощью сканеров, а также выводить рисунки в таком виде, чтобы они могли быть включены в документ, подготовленный с помощью текстового редактора. Некоторые редакторы позволяют получать изображения трехмерных объектов, их сечений, разворотов, каркасных моделей и т. п.

Начинающим пользователям стоит знакомиться с азбукой создания и редактирования изображений на примере несложных в освоении растровых (точечных) графических редакторов Paint или Paintbrush.

Среди художников-иллюстраторов, дизайнеров, фотографов и мультипликаторов популярен растровый редактор Adobe Photoshop, позволяющий воплотить любой художественно-живописный замысел, создавать и трансформировать реалистические изображения.

Пользуется известностью Corel DRAW! -- мощный графический редактор с функциями создания публикаций, снабженный инструментами для редактирования графики и трехмерного моделирования.

3.9 Системы управления базами данных

База данных -- это один или несколько файлов данных, предназначенных для хранения, изменения и обработки больших объемов взаимосвязанной информации.

В базе данных предприятия, например, может храниться:

* вся информация о штатном расписании, о рабочих и

служащих предприятия;

* сведения о материальных ценностях;

* данные о поступлении сырья и комплектующих;

* сведения о запасах на складах;

* данные о выпуске готовой продукции;

* приказы и распоряжения дирекции и т. п.

Даже небольшие изменения какой-либо информации могут приводить к значительным изменениям в других местах.

Базы данных используются под управлением систем управления базами данных (СУБД).

Система управления базами данных (СУБД) -- это система программного обеспечения, позволяющая обрабатывать обращения к базе данных, поступающие от прикладных программ конечных пользователей.

Системы управления базами данных позволяют объединять большие объемы информации и обрабатывать их, сортировать, делать выборки по определенным критериям и т. п. Современные СУБД дают возможность включать в них не только текстовую и графическую информацию, но и звуковые фрагменты и даже видеоклипы.

Простота использования СУБД позволяет создавать новые базы данных, не прибегая к программированию, а пользуясь только встроенными функциями. СУБД обеспечивают правильность, полноту и непротиворечивость данных, а также удобный доступ к ним.

Популярные СУБД -- FoxPro, Access for Windows, Paradox.

Для менее сложных применений вместо СУБД используются информационно-поисковые системы (ИПС), которые выполняют следующие функции:

* хранение большого объема информации;

* быстрый поиск требуемой информации;

* добавление, удаление и изменение хранимой информации;

* вывод ее в удобном для человека виде.

4. Алгоритмы

4.1 Понятие алгоритма

Алгоритм -- точное и понятное предписание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на решение поставленной задачи.

Название «алгоритм» произошло от латинской формы имени среднеазиатского математика аль-Хорезми -- Algorithmi. Алгоритм -- одно из основных понятий информатики и математики.

Исполнитель алгоритма -- это некоторая абстрактная или реальная (техническая, биологическая или биотехническая) система, способная выполнить действия, предписываемые алгоритмом.

Исполнителя характеризуют:

* среда;

* элементарные действия;

* система команд;

* отказы.

Среда (или обстановка) -- это «место обитания» исполнителя. Например, для исполнителя Робота из школьного учебника среда -- это бесконечное клеточное поле. Стены и закрашенные клетки тоже часть среды, а их расположение и положение самого Робота задают конкретное состояние среды.

Система команд. Каждый исполнитель может выполнять команды только из некоторого строго заданного списка -- системы команд исполнителя. Для каждой команды должны быть заданы условия применимости (в каких состояниях среды может быть выполнена команда) и описаны результаты выполнения команды. Например, команда Робота «вверх» может быть выполнена, если выше Робота нет стены. Ее результат - смещение Робота на одну клетку вверх.

После вызова команды исполнитель совершает соответствующее элементарное действие.

Отказы исполнителя возникают, если команда вызывается при недопустимом для нее состоянии среды.

Обычно исполнитель ничего не знает о цели алгоритма. Он выполняет все полученные команды, не задавая вопросов «почему» и «зачем»

В информатике универсальным исполнителем алгоритмов является компьютер.

4.2 Свойства алгоритмов

Основные свойства алгоритмов следующие:

1. Понятность для исполнителя -- исполнитель алгоритма должен знать, как его выполнять.

2. Дискретность (прерывность, раздельность) - алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательное выполнение простых (или ранее определенных) шагов (этапов).

3. Определенность -- каждое правило алгоритма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для произвола. Благодаря этому свойству выполнение алгоритма носит механический характер и не требует никаких дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче.

4. Результативность (или конечность) состоит в том, что алгоритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов.

5. Массовость означает, что алгоритм решения задачи разрабатывается в общем виде, т. е. он должен быть применим для некоторого класса задач, различающихся лишь исходными данными. При этом исходные данные могут выбираться из некоторой области, которая называется областью применимости алгоритма.

4.3 Способы записи алгоритмов

На практике наиболее распространены следующие формы представления алгоритмов:

* словесная (запись на естественном языке);

* графическая (изображения из графических символов);

* псевдокоды (полуформализованные описания алгоритмов на условном алгоритмическом языке, включающие как элементы языка программирования, так и фразы естественного языка, общепринятые математические обозначения и др.);

* программная (тексты на языках программирования).

Словесный способ записи алгоритмов представляет собой описание последовательных этапов обработки данных. Алгоритм задается в произвольном изложении на естественном языке.

Например, алгоритм нахождения наибольшего общего делителя (НОД) двух натуральных чисел может быть следующим:

1) задать два числа;

2) если числа равны, то взять любое из них в качестве ответа и остановиться, в противном случае продолжить выполнение алгоритма;

3) определить большее из чисел;

4) заменить большее из чисел разностью большего и меньшего из чисел;

5) повторить алгоритм с шага 2.

Описанный алгоритм применим к любым натуральным числам и должен приводить к решению поставленной задачи. Убедитесь в этом самостоятельно, определив с помощью данного алгоритма наибольший общий делитель чисел 125 и 75.

Словесный способ не имеет широкого распространения, так как такие описания:

* строго не формализуемы;

* страдают многословностью записей;

* допускают неоднозначность толкования отдельных предписаний.

Графический способ представления алгоритмов является более компактным и наглядным по сравнению со словесным.

При графическом представлении алгоритм изображается в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий.

Такое графическое представление называется схемой алгоритма или блок-схемой. В блок-схеме каждому типу действий (вводу исходных данных, вычислению значений выражений, проверке условий, управлению повторением действий, окончанию обработки и т. п.) соответствует геометрическая фигура, представленная в виде блочного символа. Блочные символы соединяются линиями переходов, определяющими очередность выполнения действий.

* Блок «процесс» применяется для обозначения действия или последовательности действий, изменяющих значение, форму представления или размещения данных. Для улучшения наглядности схемы несколько отдельных блоков обработки можно объединять в один блок. Представление отдельных операций достаточно свободно.

* Блок «решение» используется для обозначения переходов управления по условию. В каждом блоке «решение» должны быть указаны вопрос, условие или сравнение, которые он определяет.

* Блок «модификация» используется для организации циклических конструкций. (Слово «модификация» означает «видоизменение», «преобразование».) Внутри блока записывается параметр цикла, для которого указываются его начальное значение, граничное условие и шаг изменения значения параметра для каждого повторения.

* Блок «предопределенный процесс» используется для указания обращений к вспомогательным алгоритмам, существующим автономно в виде некоторых самостоятельных модулей, и для обращений к библиотечным подпрограммам.

5. Применение компьютерной техники

5.1 Системы автоматизированного проектирования (САПР)

Системы автоматизированного проектирования (САПР) предназначены для выполнения проектных работ с применением математических методов и компьютерной техники.

САПР широко используются в архитектуре, электронике, энергетике, механике и др. В процессе автоматизированного проектирования в качестве входной информации применяются технические знания специалистов, которые вводят проектные требования, уточняют результаты, проверяют полученную конструкцию, изменяют ее и т. д.

Кроме того, в САПР накапливается информация, поступающая из библиотек стандартов (данные о типовых элементах конструкций, их размерах, стоимости и др.). В процессе проектирования разработчик вызывает определенные программы и выполняет их. Из САПР информация выдается в виде готовых комплектов законченной технической и проектной документации.

5.2 Автоматизированные системы научных исследований (АСНИ)

Автоматизированные системы научных исследований (АСНИ) предназначены для автоматизации научных экспериментов, а также для осуществления моделирования исследуемых объектов, явлений и процессов, изучение которых традиционными средствами затруднено или невозможно.

В настоящее время научные исследования во многих областях знаний проводят большие коллективы ученых, инженеров и конструкторов с помощью весьма сложного и дорогого оборудования. Большие затраты ресурсов для проведения исследований обусловили необходимость повышения эффективности всей работы. Эффективность научных исследований в значительной степени связана с уровнем использования компьютерной техники. Компьютеры в АСНИ используются в информационно-поисковых и экспертных системах, с их помощью решают следующие задачи:

1) управление экспериментом;

2) подготовка отчетов и документации;

3) поддержание базы экспериментальных данных и др.

Применение АСНИ имеет ряд преимуществ:

* в несколько раз сокращается время проведения исследования;

* увеличивается точность и достоверность результатов;

* усиливается контроль за ходом эксперимента;

* сокращается количество участников эксперимента;

* повышается качество и информативность эксперимента за счет увеличения числа контролируемых параметров и более тщательной обработки данных;

* результаты экспериментов выводятся оперативно в наиболее удобной форме -- графической или символьной, например значения функций многих переменных выводятся средствами машинной графики в виде так называемых «горных массивов». На экране одного графического монитора возможно формирование целой системы приборных шкал (вольтметров, амперметров и др.), регистрирующих параметры экспериментального объекта.

5.3 Базы знаний и экспертные системы

База знаний (knowledge base) -- совокупность знаний, относящихся к некоторой предметной области и формально представленных таким образом, чтобы на их основе можно было осуществлять рассуждения.

Базы знаний чаще всего используются в контексте экспертных систем, где с их помощью представляются навыки и опыт экспертов, занятых практической деятельностью в соответствующей области (например, в медицине или математике). Обычно база знаний представляет собой совокупность правил логического вывода.

Экспертная система -- это комплекс компьютерного программного обеспечения, помогающий человеку принимать обоснованные решения. Экспертные системы используют информацию, полученную заранее от экспертов -- людей, которые в какой-либо области являются лучшими специалистами.

Экспертные системы должны:

* хранить знания об определенной предметной области (факты, описания событий и закономерностей);

* уметь общаться с пользователем на ограниченном естественном языке (т. е. задавать вопросы и понимать ответы);

* обладать комплексом логических средств для выведения новых знаний, выявления закономерностей, обнаружения противоречий;

* ставить задачу по запросу, уточнять ее постановку и находить решение;

* объяснять пользователю, каким образом получено решение.

Желательно также, чтобы экспертная система могла:

* сообщать такую информацию, которая повышает доверие пользователя к экспертной системе;

* «рассказывать» о себе, о своей собственной структуре.

Экспертные системы могут использоваться в различных областях - медицинской диагностике, при поиске неисправностей, разведке полезных ископаемых, выборе архитектуры компьютерной системы и т. д.

Литература

1. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя., -М., 1997.

2. Шафрин Ю.А. Информационные технологии: В 2ч. Ч. 1: Основы информатики и информационных технологий. - М.: Бином. 2002.

3. Информационные технологии (для экономиста): Учеб. Пособие/Под общ. ред. А.К. Волкова. -М.: ИНФРА-М, 2001.

4. Бройдо В.Л. Вычислительные машины, системы и сети. -СПб. Издательство «Питер». 2002.

5. Информатика. Под ред. Н.В. Макаровой. -М. Финансы и статистика. 2001.

6. Применение табличных процессоров в экономических расчетах: Метод. указ. к лаб. работам в среде табл. процессора EXCEL 2000 для студ. всех спец. СПбГИЭУ/ Сост.: Г.А.Мамаева и др.; СПбГИЭУ. - СПб., 2001.

7. Бройдо В.Л. Офисная техника для делопроизводства и управления. -М. ФИЛИНЪ. 1998.

8. Дж. Глен Брукшир «Введение в компьютерные науки». -М.: Издательский дом «Вильямс», 2001.

9. Под ред. С.В. Симоновича «Информатика для юристов и экономистов». -СПб.: Издательство «Питер», 2002.

10. Информатика: Практикум по технологии работы на компьютере. Под ред. Н.В. Макаровой. 3-е изд. -М.: «Финансы и статистика», 2005.