Раздел 1 Информация и информационные процессы

Раздел 1 Информация и информационные процессы

Тема 1.1. Информация. Сообщение и сигналы. Кодирование и квантование сигналов. Виды носителей сигналов. Спектры сигналов

1 . Предмет изучения дисциплины. Основное содержание дисциплины.

Информа́ тика — наука о методах и процессах сбора, хранения, обработки, передачи, анализа и оценки информации с применением компьютерных технологий, обеспечивающих возможность её использования для принятия решений.

Информация - сведения, независимо от формы их представления, воспринимаемые человеком или специальными устройствами как отражение фактов материального мира в процессе коммуникации.

Понятие сообщения

Сообщение это совокупность знаков, отображающих ту или иную информацию. Передача сообщений (а, следовательно, и информации) на расстояние осуществляется с помощью какого-либо материального носителя, например, бумаги или магнитной ленты или физического процесса, например, звуковых или электромагнитных волн, тока и т.д.

Сообщения могут быть функциями времени, например речь при передаче телефонных разговоров, температура или давление при передаче телеметрических данных, спектакль при передаче по телевидению и т.п. В других случаях сообщение не является функцией времени (например, текст телеграммы, неподвижное изображение и т.д.).

Понятие базы данных

Ба́ за да́ нных — представленная в объективной форме совокупность самостоятельных материалов (статей, расчётов, нормативных актов, судебных решений и иных подобных материалов), систематизированных таким образом, чтобы эти материалы могли быть найдены и обработаны с помощью электронной вычислительной машины

Понятие сигналов.

Сигнал это физический процесс, отображающий (несущий) передаваемое сообщение. В качестве сигналов в настоящее время в основном используются электрические и оптические сигналы. В электронике сигналом может быть все - от компьютерных цифровых импульсов и до импульсов, модулированных радиоволнами УКВ-диапазона. Сигнал передаёт (развёртывает) сообщение во времени, то есть всегда является функцией времени. Сигналы формируются путём изменения тех или иных параметров физического носителя в соответствии с передаваемым сообщением.

Дискретный или дискретный по уровню (амплитуде) сигнал это сигнал, принимающий по величине (амплитуде) только определённые дискретные значения.

Непрерывный или аналоговый сигнал это сигнал, который может принимать любые уровни значений в некотором интервале величин.

Дискретный по времени сигнал это сигнал, заданный только в определённые моменты времени.

Непрерывный по времени сигнал это сигнал, заданный на всей оси времени.

Например, речь является сообщением непрерывным как по уровню, так и по времени, а датчик температуры, выдающий её значения через каждые 5 мин, служит источником сообщений, непрерывных по величине, но дискретных по времени.

Процесс квантования сигналов.

Квантова́ ние (англ. quantization) — в информатике — разбиение диапазона значений непрерывной или дискретной величины на конечное число интервалов. Существует также векторное квантование — разбиение пространства возможных значений векторной величины на конечное число областей. Простейшим видом квантования является деление целочисленного значения на натуральное число, называемое коэффициентом квантования.

Тема 1.2. Информация и энтропия. Количество информации, измерение информации

Понятие информации

Основные подходы к измерению информации

Чаще всего применяются два подхода к измерению информации:

содержательный или вероятностный (т.е. количество информации зависит от ее содержания).

алфавитный(т.е. количество информации зависит от последовательности знаков);

Содержательный подход.

В содержательном подходе возможна качественная оценка информации: новая, срочная, важная и т.д. Согласно Шеннону, информативность сообщения характеризуется содержащейся в нем полезной информацией - той частью сообщения, которая снимает полностью или уменьшает неопределенность какой-либо ситуации. Неопределенность некоторого события - это количество возможных исходов данного события. Так, например, неопределенность погоды на завтра обычно заключается в диапазоне температуры воздуха и возможности выпадения осадков. Содержательный подход часто называют субъективным, так как разные люди (субъекты) информацию об одном и том же предмете оценивают по-разному. Но если число исходов не зависит от суждений людей (случай бросания кубика или монеты), то информация о наступлении одного из возможных исходов является объективной.

Алфавитный подход.

Алфавитный подход основан на том, что всякое сообщение можно закодировать с помощью конечной последовательности символов некоторого алфавита. Носителями информации являются любые последовательности символов, которые хранятся, передаются и обрабатываются с помощью компьютера. Согласно Колмогорову, информативность последовательности символов не зависит от содержания сообщения, а определяется минимально необходимым количеством символов для ее кодирования. Алфавитный подход является объективным, т.е. он не зависит от субъекта, воспринимающего сообщение. Смысл сообщения учитывается на этапе выбора алфавита кодирования либо не учитывается вообще. На первый взгляд определения Шеннона и Колмогорова кажутся разными, тем не менее, они хорошо согласуются при выборе единиц измерения.

Алфавитный (объемный) подход применяется в технике, где информацией считается любая хранящаяся, обрабатываемая или передаваемая последовательность знаков, сигналов.Этот подход основан на подсчете числа символов в сообщении, то есть связан только с длиной сообщения и не учитывает его содержания. Но длина сообщения зависит не только от содержащейся в нем информации. На нее влияет мощность алфавита используемого языка.

Множество используемых в тексте символов называется алфавитом.

Полное количество символов алфавита называется мощностью алфавита.

Чем меньше знаков в используемом алфавите, тем длиннее сообщение. Так, например, в алфавите азбуки Морзе всего три знака (точка, тире, пауза), поэтому для кодирования каждой русской или латинской буквы нужно использовать несколько знаков, и текст, закодированный по Морзе, будет намного длиннее, чем при обычной записи.

Единицы измерения информации

Бит

Единицей измерения количества информации является бит – это наименьшая (элементарная) единица.

1бит – это количество информации, содержащейся в сообщении, которое вдвое уменьшает неопределенность знаний о чем-либо.

Байт

Байт – основная единица измерения количества информации.

Байтом называется последовательность из 8 битов.

Байт – довольно мелкая единица измерения информации. Например, 1 символ – это 1 байт.

Производные единицы измерения количества информации

1 байт=8 битов

1 килобайт (Кб)=1024 байта =210 байтов

1 мегабайт (Мб)=1024 килобайта =210 килобайтов=220 байтов

1 гигабайт (Гб)=1024 мегабайта =210 мегабайтов=230 байтов

1 терабайт (Гб)=1024 гигабайта =210 гигабайтов=240 байтов

Запомните, приставка КИЛО в информатике – это не 1000, а 1024, то есть 210

Понятие энтропии

Информацио́ нная энтропи́ я — мера неопределённости или непредсказуемости некоторой системы (в статистической физике или теории информации), в частности неопределённость появления какого-либо символа первичного алфавита. В последнем случае при отсутствии информационных потерь энтропия численно равна количеству информации на символ передаваемого сообщения.

Например, в последовательности букв, составляющих какое-либо предложение на русском языке, разные буквы появляются с разной частотой, поэтому неопределённость появления для некоторых букв меньше, чем для других. Если же учесть, что некоторые сочетания букв (в этом случае говорят об энтропии n-го порядка, см. ниже) встречаются очень редко, то неопределённость уменьшается еще сильнее.

Цветовые модели

Цветовая модель — математическая модель описания представления цветов в виде кортежей чисел (обычно из трёх, реже — четырёх значений), называемых цветовыми компонентами или цветовыми координатами. Все возможные значения цветов, задаваемые моделью, определяют цветовое пространство.

Цветовая модель задаёт соответствие между воспринимаемыми человеком цветами, хранимыми в памяти, и цветами, формируемыми на устройствах вывода (возможно, при заданных условиях).

Цветовые палитры

Цветовая палитра (палитра цвета) — фиксированный набор (диапазон) цветов и оттенков, имеющий физическую или цифровую реализацию в том или ином виде (например, атлас цветов, системная цветовая палитра, Московская цветовая палитра). В переносном смысле — подбор цветов, характерный для живописной манеры данного художника в определённый период его творчества.

Принципы кодирования звука

В основе кодирования звука с использованием ПК лежит процесс преобразования колебаний воздуха в колебания электрического тока и последующая дискретизация аналогового электрического сигнала. Кодирование и воспроизведение звуковой информации осуществляется с помощью специальных программ (редактор звукозаписи). Качество воспроизведения закодированного звука зависит от частоты дискретизации и её разрешения (глубины кодирования звука — количество уровней)

Принципы оцифровки звука

Цифровой звук — это аналоговый звуковой сигнал, представленный посредством дискретных численных значений его амплитуды[2].

Оцифровка звука — технология поделенным временным шагом и последующей записи полученных значений в численном виде[2].

Другое название оцифровки звука — аналогово-цифровое преобразование звука.

Оцифровка звука включает в себя два процесса:

процесс дискретизации (осуществление выборки) сигнала по времени

процесс квантования по амплитуде.

Процесс дискретизации по времени — процесс получения значений сигнала, который преобразуется с определенным временным шагом — шагом дискретизации. Количество замеров величины сигнала, осуществляемых в одну секунду, называют частотой дискретизации или частотой выборки, или частотой семплирования (от англ. « sampling» — «выборка»). Чем меньше шаг дискретизации, тем выше частота дискретизации и тем более точное представление о сигнале нами будет получено.

Квантование по амплитуде — процесс замены реальных значений амплитуды сигнала значениями, приближенными с некоторой точностью. Каждый из 2 N возможных уровней называется уровнем квантования, а расстояние между двумя ближайшими уровнями квантования называется шагом квантования. Если амплитудная шкала разбита на уровни линейно, квантование называют линейным (однородным).

Форматы звуковых файлов

Звуковой формат AUDIO

Всем нам сегодня известно такое устройство, как лазерный проигрыватель, которым снабжены практически все современные музыкальные центры. Данное устройство воспроизводит звук с лазерных компакт-дисков или AUDIO-CD-дисков (что одно и то же). Качество такого звука выгодно отличается от качества с обыкновенной аудиокассеты: нет никаких шумов прохождения ленты, " пожёванности" или " растянутости". На один лазерный диск помещается 74 минуты звучания в формате AUDIO. Данный диск может быть воспроизведён и на ПК, снабжённом устройством CD-ROM (устройством для работы с CD-дисками). В формате AUDIO звук может храниться только непосредственно на компакт-диске, для хранения в компьютере (на жёстком диске) данный формат не приемлем. Некоторым неудобством аудиоформата также является то, что он, в основном, не может иметь визуального названия своего содержимого. То есть, если на диске не указан перечень песен и вы потеряли сопутствующий конверт, то узнать содержимое диска можно только прослушав каждый трек.

Итог. Звуковой формат AUDIO имеет высокое качество звучания, этот формат используется для проигрывания звука на бытовых лазерных проигрывателях, а также на ПК, имеющих CD-ROM. Имеет достаточно большой объём: на один лазерный диск помещается 74 минуты звучания. Музыкальный трек формата AUDIO не имеет названия.

Звук в формате AUDIO можно записать при помощи специальных программ на жёсткий диск компьютера, но при этом компьютер преобразует формат AUDIO в формат WAV.

Звуковой формат WAV

Формат звука WAV - это цифровой формат звука, по своему качеству примерно одинаковый с форматом AUDIO, но объем измеряется не в минутах, а в байтах, мегабайтах и т.д. Данный формат может храниться как на жёстком диске ПК, что делает его весьма доступным для работы со звуковым оформлением сценария, так и на компакт-диске. Формат WAV может иметь своё индивидуальное название на любом носителе (каждый файл вы можете назвать, как вам захочется, и это название будет сохраняться при копировании или переносе). Не нуждается в специальных программах для копирования, скажем, с лазерного диска на жёсткий диск, что делает удобным перемещение звуковых файлов с ПК на ПК.

НО звук в формате WAV не может быть воспроизведён на простом бытовом лазерном проигрывателе, этот формат может быть обработан только программами компьютера или CD-плеерами нового поколения, пока ещё составляющими большую редкость, а, соответственно, имеющими высокую цену.

Итог. Формат WAV - это сугубо компьютерный звуковой формат, обладающий высоким качеством, но и большим объемом. Может храниться на любом приемлемом для ПК виде носителей и имеет своё индивидуальное название.

Звуковой формат MP3 (сокращенно от MPEG3)

Звуковой формат MP3 является на сегодняшний день наиболее популярным форматом хранения музыки на компьютере. Очень удобен при работе над звуковым оформлением сценария, когда вся база данных (музыкальный архив) находится у нас под рукой (на жёстком диске). На собственном опыте можно отметить, что когда в голове сложилась единая образная картинка, имеющая соответствующее музыкальное сопровождение, то отвлекаться даже на загрузку - выгрузку соответствующего носителя на CD-ROM, не говоря уже о поиске дисков на полках, не стоит. Это чревато потерей идеи. Скопировать всю необходимую музыкальную базу на жёсткий диск компьютера также не всегда возможно, объём диска может этого не позволить (он тоже имеет свои границы). Формат WAV после конвертации из AUDIO, как мы уже говорили, займёт значительное место на жёстком диске. Так как же нам сделать свою работу со звуком более плодотворной? Есть способ! При помощи соответствующих программ можно " сжать" звуковые файлы формата WAV в формат MP3. Это значит, что при небольшой потере качества объем уменьшится в 5-10 раз.

Что же касается небольшой потери качества, то даже для чувствительного уха это не помешает воспринимать смысловую информацию, зато мы можем создать на своём компьютере приличную фонотеку для звукового оформления.

Формат MP3, так же как и формат WAV, может без помощи специальных программ копироваться с носителей на жёсткий диск ПК и обратно. Он занимает выгодно мало места не только на жёстком диске, но и на компакте. Если AUDIO или WAV-ов, предположим, стандартных песен по 3 минуты можно уместить на лазерный диск порядка 24, то сжатых файлов в MP3 может поместиться больше сотни (в зависимости от степени сжатия). Формат MP3, как и WAV, может иметь собственное название и быть воспроизведён только специальными программами ПК или выше упомянутыми CD-плеерами нового поколения.

Итог. Формат звука MP3 имеет малый размер, но несколько проигрывает в качестве звука (в зависимости от степени сжатия). Имеет собственное название содержимого (каждый файл Вы можете назвать, как Вам захочется, и это название будет сохраняться при копировании или переносе), легко копируется на персональном компьютере. Воспроизводится только специальными программами ПК или специальными MP3 плеерами. Удобен в создании музыкального архива для звукового оформления сценариев, а также для хранения на лазерных компакт-дисках.

Звуковой формат MIDI

Следующим семейством компьютерных звуков являются файлы в формате MIDI. Для того, чтобы понять природу существования этих очень маленьких по объёму, внешне не замысловатых, но очень удобных в работе звуковых файлов, нужно вспомнить устройство детских музыкальных механических игрушек (мини-шарманок) или музыкальных шкатулок. Эти, можно сказать, старинные забавные штучки имеют в основе своей барабан, утыканный небольшими штырьками и ряд металлических пластинок, каждая из которых при зацепе издаёт определённую ноту. Барабан вращается, штырьки, в зависимости от своего расположения, цепляют пластинки, звучание которых создает мелодию. Красота и полнота издаваемой музыки зависит от точности установки и количества штырьков и пластин. На таком же принципе работали и механические пианино, только звуки, издаваемые этими инструментами, были намного богаче, так как их воспроизводили не пластинки, а набор струн. Теперь давайте вернёмся в мир высоких технологий. В состав ПК входит звуковая плата, которая имеет набор синтезированных звуков (своеобразный воображаемый оркестр). Чем совершенней звуковая плата, тем богаче звуковая коллекция виртуального оркестра. А теперь вернёмся к формату MIDI. Файл формата MIDI и является тем самым барабаном, утыканным штырьками (или дирижером воображаемого оркестра). То есть набором команд, каждая из которых в своё время " зацепляет", возбуждает звучание определённой ноты, определённого инструмента. Звуковой формат MIDI допускает изменение темпа и тональности, поэтому он удобен для минусовых фонограмм и для работы с солистами - исполнителями песен.

Файл формата MIDI может иметь разную звуковую окраску на разных ПК. Почему? Теперь нам должно быть понятно - красота звучания зависит от качества установленной звуковой платы. Ну, а так как MIDI файл - это всего лишь набор команд, образно говоря, барабан со штырьками или дирижёр, а не весь оркестр, то и занимаемое место очень мало. Даже на одну дискету можно поместить порядка 30 файлов формата MIDI, а на лазерный компакт-диск - тысячи. Воспроизводятся данные файлы специальными компьютерными программами - плеерами для воспроизведения MIDI файлов. Файлы могут называться и переименовываться, переноситься с носителя на носитель, не теряя своего имени. Так как файл формата MIDI является набором команд, то он, конечно же, не сможет дать команду звуковому синтезатору на воспроизведение человеческого голоса. Все выше описываемые форматы: AUDIO, WAV, MP3 основаны на уже созданном ранее музыкальном материале. Оркестр с солистом когда-то были записаны, и фонограмма сохранена в каком-либо музыкальном формате. Файл MIDI исполняется для вас именно в данный момент и именно теми инструментами, которыми снабжён ваш ПК, а человеческий голос с его душевным наполнением никакой синтезатор пока передать не может.

Итог. Файлы формата MIDI (если говорить на профессиональном языке) являются набором команд для " зашитых" в звуковую плату ПК синтезированных звуков. При воспроизведении данного формата можно изменять тональность, темп, подменять инструменты. MIDI имеет очень маленький объём и может воспроизводиться только при помощи специальных компьютерных программ MIDI-плееров. Формат MIDI не приемлем для записи и хранения голоса.

Принципы кодирования текста

Для кодирования букв и других символов, используемых в печатных документах, необходимо закрепить за каждым символом числовой номер – код.

В англоязычных странах используются 26 прописных и 26 строчных букв (A … Z, a … z), 9 знаков препинания (., : ! " ; ? ( ) ), пробел, 10 цифр, 5 знаков арифметических действий (+, -, *, /, ^) и специальные символы (№, %, _, #, $, &, >, <, |, \) – всего чуть больше 100 символов. Таким образом, для кодирования этих символов можно ограничиться максимальным 7-разрядным двоичным числом (от 0 до 1111111, в десятичной системе счисления – от 0 до 127).

Форматы текстовых файлов

Текстовые форматы

.txt – первый формат для текстовых файлов, в котором не используется форматирование (размер шрифта, полужирный, отступ абзаца и пр, ). Содержит только текст.

.doc – формат, который использовался долгое время в текстовом редакторе Word компании Microsoft. Наиболее распространенный для текстовых редакторов.

.docx – формат для текстового редактора Word компании Microsoft, который появился в пакете Microsoft office 07 (2007 год) и имеется в Office 10. Не все редакторы поддерживают данный формат, так как эта лицензионная разработка компании Microsoft.

.odt – формат для текстового редактора Write пакета свободный офис (OpenOffice).

.rtf – формат для текстового редактора, имеющий возможность использоваться в разных операционных системах, то есть, можно переносить с компьютера, имеющего одну операционную систему на другой компьютер с другой операционной системой.

.pdf – формат для текстового файла, разработанных компанией Adobe. Имеется меньшие размеры и лучше передает рисунки по сравнению с другими форматами. Когда он был разработан, то редактор для создания подобных файлов нужно было купить у компании Adobe. В то же время для любого пользователя можно было скачать просмотровщик данного файла. Многие компании делали текстовую информацию именно в этом формате, поэтому он стал популярен.

.chm – формат файла, который используется для хранения нескольких файлов формата html. Создан для замены формата справочной системы. Может иметь ссылки, по которым возможен переход на другую страницу.

Форматы для E-BOOK

Форматы для просмотра книг на экране, предназначаются для просмотра и чтения книг на экране планшетника, компьютера и специальных устройств – E-book. Они не предназначаются для редактирования текста и вставки комментариев. Для их чтения требуется специальные программы. Существуют программы, которые поддерживают или читают несколько форматов. К ним относятся форматы: .Epub, .Fb2, .Mobi, .Lit и другие. Не все из них могут поддерживать картинки.

Существует еще один формат, который позволяет просматривать книги с картинками -.djvu. Он отличается от указанных выше форматов, что его страница состоит из графического рисунка, а не из текста. Поэтому если в формате программа может размещать произвольное количество символов, то в формате.djvu только то, которое было при сканировании книги. Также для просмотра данного формата требуется специальная программа.

Текст с разметкой

Разметка текста - небольшой набор специальных команд, отвечающих за форматирование (внешний вид) текста статьи в " Древе" (простановка ссылок на другие статьи, вставка иллюстраций, организация списков, выделение жирным и курсивом и т.п.). Использование разметки html в текстах " Древа" запрещено.

Пожалуйста, не пренебрегайте разметкой помещаемых в " Древо" текстов.

Следует знать

Обычный перевод строки при отображении статьи не учитывается. Для начала нового абзаца нужно вставить перед ним пустую строчку. Для форматирования стихотворного текста можно использовать двоеточия в начале каждой строки в строфе (см. ниже " Создание отступа" ), а между строфами - абзац.

Внешние ссылки на другие ресурсы в сети создаются автоматически, если написан полный адрес (http: //.......................)

Не спешите сохранять текст, сначала выполните " Предпросмотр", и, убедившись в отсутствии ошибок, сохраняйте.

Просмотреть базу иллюстраций и добавить к ним новые изображения для последующей вставки в статью можно с помощью ссылки " Иллюстрации", расположенной в левом столбиковом меню.

Регистр букв при проставлении ссылок не имеет значения ((Содержание)) и ((содержание)), будут указывать на одну и ту же страницу.

При оформлении страниц в " Древе" использование разметки HTML (тэгов HTML) запрещено. Вместо этого используется специальная простая wiki-разметка, команды и особенности которой приведены ниже.

Поколения ЭВМ

На основании элементной базы ЭВМ принято классифицировать по поколениям:

· 1 поколение ( 1944-1958 ) Ламповые машины с быстродействием порядка 10-20 тыс. операций в секунду, программы писались на машинном языке.

2 поколение (1959 - 1963 ) Полупроводниковые машины на транзисторах. Быстродействие 100 тыс. операций в секунду. Имеются программы перевода с алгоритмических языков на машинный язык. Есть набор стандартных программ.

3 поколение (1964-1970) Миникомпьютеры на интегральных схемах. Отличаются большей надежностью и малыми размерами. Быстродействие 10 млн. оп/с. Образуют системы программно-совместимых устройств.

4 поколение (1971 - до сегодняшнего дня) Вычислительные системы на больших интегральных схемах (БИС). Имеют большой объем памяти, позволяют подключать большое количество устройств ввода и вывода информации. Для ввода данных и команд используется клавиатура. Микропроцессор, разработанный, в 1971 году позволил создать центральный процессор на одном чипе.

5 поколение (настоящее и будущее) Еще создается, предполагается развитие искусственного интеллекта на основе оптико-лазерных технологий и применения СБИС. Планируется создать компьютер с большим быстродействием, огромным по мощности процессором и неограниченной виртуальной памятью.

· В качестве основного элемента для электрических цепей будет использован арсенид галия. Работа этих компьютеров будет основана на параллельных вычислениях.

3. Тенденции дальнейшего развития сферы ИТ.

Вездесущий компьютинг. Пользователи смогут получать доступ к информационно-вычислительным ресурсам не только через традиционные ПК, смартфоны и планшеты, но и через устройства в новых форм-факторах — к примеру, через «умные» экраны, часы и браслеты.

«Интернет вещей». Развитие этой концепции, предусматривающей подключение к Сети самых разнообразных устройств, датчиков и приборов, позволит сформировать комплексную среду обмена информацией и в результате сэкономить миллионы долларов на выполнении рутинных операций.

3D-печать. Оборудование для создания трёхмерных объектов станет ещё более доступным, а сфера его применения расширится.

Повсеместная аналитика. Всё больше приложений и систем будут использоваться для сбора и анализа различных данных, что поможет повысить эффективность ведения бизнеса и улучшить качество жизни пользователей.

Контекстные системы. Информация о местонахождении пользователя, его социальных связях, предпочтениях, ранее выполнявшихся действиях и запланированных событиях поможет в персонализации компьютерных систем.

«Умные» машины. Ожидается дальнейшее развитие и совершенствование систем автопилотирования и автономного управления.

Облачные вычисления. Продолжится активное использование сетевых ресурсов для обработки и хранения данных как в бизнес-сегменте, так и в клиентском секторе.

Программно-определяемые приложения и инфраструктура. Системы с динамически изменяемой конфигурацией помогут повысить эффективность самых разных процессов в IT-сегменте.

IT-системы веб-масштаба. Ожидается расширение сферы применения технологий, которые сейчас используются крупными облачными провайдерами.

Безопасность. Новые технологии помогут усилить защиту пользователей и информационных систем от киберпреступников и вредоносных программ.

Понятие и назначение ПО ЭВМ

Программное обеспечение — это совокупность программ, позволяющих осуществить на компьютере автоматизированную обработку информации. Программное обеспечение делится на системное (общее) и прикладное (специальное).

Системное программное обеспечение обеспечивает функционирование и обслуживание компьютера, а также автоматизацию процесса создания новых программ. К системному программному обеспечению относятся: операционные системы и их пользовательский интерфейс; инструментальные программные средства; системы технического обслуживания.

Операционная система — обязательная часть специального программного обеспечения, обеспечивающая эффективное функционирование персонального компьютерра в различных режимах, организующая выполнение программ и взаимодействие пользователя и внешних устройств с ЭВМ.

Пользовательский интерфейс (сервисные программы) — это программные надстройки операционной системы (оболочки и среды), предназначенные для упрощения общения пользователя с операционной системой.

Основные понятия сетей ЭВМ (локальных и глобальных), архитектура и особенности сети Internet

Локальные сети, Local Area Networks, LAN - корпоративные сети компьютеров, сосредоточенные на небольшой территории (обычно в радиусе не более 1-2 км). В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации. Из-за коротких расстояний в локальных сетях имеется возможность использования относительно дорогих высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя простые методы передачи данных, достигать высоких скоростей обмена данными порядка 100 Мбит/с. В связи с этим услуги, предоставляемые локальными сетями, отличаются широким разнообразием и обычно предусматривают реализацию в режиме on-line.

Глобальные сети, Wide Area Networks, WAN - сети, объединяющие территориально рассредоточенные компьютеры, которые могут находиться в различных городах и странах. Так как прокладка высококачественных линий связи на большие расстояния обходится очень дорого, в глобальных сетях часто использовались уже существующие линии связи, изначально предназначенные совсем для других целей. Например, многие глобальные сети строились на основе телефонных каналов общего назначения, сегодня повсеместно заменяемые оптоволоконными линиями высокой пропускной способности. Для устойчивой передачи дискретных данных по разнородным линиям связи применяются методы и оборудование, существенно отличающиеся от методов и оборудования, характерных для локальных сетей. Как правило, здесь применяются сложные процедуры уплотнения, контроля и восстановления данных.

Глобальные сети, охватывая миллионы людей, полностью изменили процесс распространения и восприятия информации.

Глобальные сети (Wide Area Network, WAN) – это сети, предназначенные для объединения отдельных компьютеров и локальных сетей, расположенных на значительном удалении (сотни и тысячи километров) друг от друга. Глобальные сети объединяют пользователей, расположенных по всему миру, используя при этом самые разнообразные каналы связи.

Современный Интернет — весьма сложная и высокотехнологичная система, позволяющая пользователю общаться с людьми, находящимися в любой точке земного шара, быстро и комфортно отыскивать любую необходимую информацию, публиковать для всеобщего сведения данные, которые он хотел бы сообщить всему миру.

В действительности Internet не просто сеть, — это структура, объединяющая обычные сети. Internet — это «сеть сетей».

Чтобы описать сегодняшний Internet, полезно воспользоваться строгим определением.

В своей книге «The Matrix: Computer Networks and Conferencing Systems Worldwide» Джон Квотерман описывает Internet как «метасеть, состоящую из многих сетей, которые работают согласно протоколам семейства TCP/IP, объединены через шлюзы и используют единое адресное пространство и пространство имен».

В Internet нет единого пункта подписки или регистрации, вместо этого вы контактируете с поставщиком услуг, который предоставляет вам доступ к сети через местный компьютер. Последствия такой децентрализации с точки зрения доступности сетевых ресурсов также весьма значительны. Среду передачи данных в Internet нельзя рассматривать только как паутину проводов или оптоволоконных линий. Оцифрованные данные пересылаются через маршрутизаторы, которые соединяют сети и с помощью сложных алгоритмов выбирают наилучшие маршруты для информационных потоков (рис.1).

В отличие от локальных сетей, в составе которых имеются свои высокоскоростные каналы передачи информации, глобальная (а также региональная и, как правило, корпоративная) сеть включает подсеть связи (иначе: территориальную сеть связи, систему передачи информации), к которой подключаются локальные сети, отдельные компоненты и терминалы (средства ввода и отображения информации) (рис. 2).

Подсеть связи состоит из каналов передачи информации и коммуникационных узлов, которые предназначены для передачи данных по сети, выбора оптимального маршрута передачи информации, коммутации пакетов и реализации ряда других функций с помощью компьютера (одного или нескольких) и соответствующего программного обеспечения, имеющихся в коммуникационном узле. Компьютеры, за которыми работают пользователи-клиенты, называются рабочими станциями, а компьютеры, являющиеся источниками ресурсов сети, предоставляемых пользователям, называются серверами. Такая структура сети получила название узловой.

Рис.1 Схема взаимодействия в сети Интернет

Интернет – это глобальная информационная система, которая:

· логически взаимосвязана пространством глобальных уникальных адресов, основанных на Интернет-протоколе (IP);

· способна поддерживать коммуникации с использованием семейства протокола управления передачей - TCP/IP или его последующих расширений/преемников и/или других IP-совместимых протоколов;

· обеспечивает, использует или делает доступными на общественной или частной основе высокоуровневые услуги, надстроенные над описанной здесь коммуникационной и иной связанной с ней инфраструктурой.

Инфраструктура Интернет (рис.2):

1. магистральный уровень (система связанных высокоскоростных телекоммуникационных серверов).

2. уровень сетей и точек доступа (крупные телекоммуникационные сети), подключенных к магистрали.

3. уровень региональных и других сетей.

4. ISP – интернет-провайдеры.

5. пользователи.

К техническим ресурсам сети Интернет относятся компьютерные узлы, маршрутизаторы, шлюзы, каналы связи и др.

Рис.2 Инфраструктура сети Интернет

В основу архитектуры сетей положен многоуровневый принцип передачи сообщений. Формирование сообщения осуществляется на самом верхнем уровне модели ISO/OSI.. Затем (при передаче) оно последовательно проходит все уровни системы до самого нижнего, где и передается по каналу связи адресату. По мере прохождения каждого из уровней системы сообщение трансформируется, разбивается на сравнительно короткие части, которые снабжаются дополнительными заголовками, обеспечивающими информацией аналогичные уровни на узле адресата. В этом узле сообщение проходит от нижнего уровня к верхнему, снимая с себя заголовки. В результате адресат принимает сообщение в первоначальном виде.

В территориальных сетях управление обменом данных осуществляется протоколами верхнего уровня модели ISO/OSI. Независимо от внутренней конструкции каждого конкретного протокола верхнего уровня для них характерно наличие общих функций: инициализация связи, передача и прием данных, завершение обмена. Каждый протокол имеет средства для идентификации любой рабочей станции сети по имени, сетевому адресу или по обоим этим атрибутам. Активизация обмена информацией между взаимодействующими узлами начинается после идентификации узла адресата узлом, инициирующим обмен данными. Инициирующая станция устанавливает один из методов организации обмена данными: метод дейтаграмм или метод сеансов связи. Протокол предоставляет средства для приема/передачи сообщений адресатом и источником. При этом обычно накладываются ограничения на длину сообщений.

TCP/IP — технология межсетевого взаимодействия

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒