Сетевые информационные технологии

Классификация прикладного программного обеспечения

Прикладное программное обеспечение (ППО) предназначено для разработки и выполнения конкретных задач (приложений) пользо­вателя.

В настоящее время имеется широкий спектр ППО, различающих­ся по своим функциональным возможностям и способам реализации. Классификация прикладного программного обеспечения представлена на рисунке 4.2.

1. Программные средства (ПС) общего назначения - универсальные программные продукты, предназначенные для автоматизации разработки и эксплуа­тации функциональных задач пользователя и информационных си­стем в целом.

К этому классу ПС относятся:

· текстовые процессоры и графические редакторы;

· электронные таблицы;

· системы управления базами данных (СУБД);

· интегрированные пакеты;

· Case-технологии;

· оболочки экспертных систем и систем искусственного ин­теллекта.

Редакторомназывается пакет прикладных программ (ППП), предназначенный для создания и изменения текстов, документов, графических данных и иллюст­раций. Редакторы по своим функциональным возможностям можно подразделить на текстовые, графические и издательские системы.

Текстовые редакторы предназначены для обработки текстовой информации. Развитые текстовые редакторы позволяют также включать в текстовый документ графические объекты различных типов. Наибольшее распространение получили текстовые редакторы Microsoft Word, OpenOffice.org Writer и др.

Графические редакторы предназначены для обработки графичес­ких документов, включая диаграммы, иллюстрации, чертежи, таб­лицы. Допускается управление размером фигур и шрифтов, переме­щение фигур и букв, формирование любых изображений. Из наибо­лее известных графических редакторов можно назвать PC Paintbrush, пакеты Corel DRAW, Adobe Photoshop и Adobe Illustrator и др.

Издательские системы соединяют в себе возможности тексто­вых и графических редакторов, обладают развитыми возможностя­ми по форматированию полос с графическими материалами и пос­ледующим выводом на печать. Эти системы ориентированы на ис­пользование в издательском деле и называются системами верстки. Из таких систем можно назвать продукты Pagemaker фирмы Adobe, Ventura Publisher корпорации Corel и др.

Электронной таблицей называется ППП, предназначенный для обработки таблиц. Данные в таблице хранятся в ячейках, находя­щихся на пересечении столбцов и строк. В ячейках могут храниться числа, символьные данные и формулы. Формулы задают зависи­мость значения одних ячеек от содержимого других ячеек. Измене­ние содержимого ячейки приводит к изменению значений в зави­сящих от нее ячейках.

К наиболее популярным ППП этого класса относятся такие продукты, как Microsoft Excel, Lotus 1-2-3, Quattro Pro и др.

Системы управления базами данных - это совокупность специ­альным образом организованных наборов данных, хранящихся на диске.

Управление базой данных включает в себя ввод данных, их кор­рекцию и манипулирование данными, то есть добавление, удаление, извлечение, обновление и т.д. Развитые СУБД обеспечивают неза­висимость прикладных программ, работающих с ними, от конк­ретной организации информации в базах данных. В зависимости от способа организации данных различают следующие разновидности баз данных:

· иерархические;

· реляционные;

· объектно-ориентированные;

· гибридные.

Иерархическая база данных основана на древовидной структуре хранения информации. В этом смысле иерархические базы данных очень напоминают файловую систему компьютера.

В реляционных базах данных данные собраны в таблицы, которые в свою очередь состоят из столбцов и строк, на пересечении которых расположены ячейки. На пересечении каждого столбца и строчки стоит в точности одно значение. У каждого столбца есть свое имя, которое служит его названием, и все значения в одном столбце имеют один тип. Столбцы располагаются в определенном порядке, который определяется при создании таблицы, в отличие от строк, которые располагаются в произвольном порядке. В таблице может не быть ни одной строчки, но обязательно должен быть хотя бы один столбец. Запросы к таким базам данных возвращают таблицу, которая повторно может участвовать в следующем запросе. Данные в одних таблицах, как правило, связаны с данными других таблиц, откуда и произошло название «реляционные».

В объектно-ориентированных базах данных данные хранятся в виде объектов. С объектно-ориентированными базами данных удобно работать, применяя объектно-ориентированное программирование. Однако на сегодняшний день такие базы данных еще не достигли популярности реляционных, поскольку пока значительно уступают им в производительности.

Гибридные СУБД совмещают в себе возможности реляционных и объектно-ориентированных баз данных.

Из имеющихся СУБД наибольшее распространение получили Microsoft Access, Microsoft FoxPro, Paradox (корпорации Borland), a также СУБД компаний Oracle, Informix, Ingres, Sybase, Progress и др.

Интегрированными пакетами называются ППП, объединяющие в себе функционально различные программные компоненты ППП общего назначения.

Современные интегрированные ППП могут включать в себя:

· текстовый редактор;

· электронную таблицу;

· графический редактор;

· СУБД;

· коммуникационный модуль для работы с компьютерными сетями.

В качестве дополнительных модулей в интегрированный пакет могут включаться такие компоненты, как система экспорта-импор­та файлов, калькулятор, календарь, системы программирования.

Из имеющихся интегрированных пакетов лидирует ППП Microsoft Office, в состав которого входят, в частности, Word и Excel.

2. ПС специального назначения. Разработчики создают специальные программные системы целевого назначения для специалистов в некоторой предметной области. Такие программы называют авторскими инструментальными системами.

Авторская система представляет интегрированную среду с заданной интерфейсной оболочкой, которую пользова­тель может наполнить информационным содержанием своей предметной области.

Экспертная система - это программа, которая ведет себя подобно эксперту в некоторой узкой прикладной области. Экспертные системы призваны решать задачи с неопределенностью и неполными исходными данными, требующие для своего решения экспертных знаний.

Кроме того, эти системы должны уметь объяснять свое поведение и свое решение. Принципиальным отличием экспертных систем от других программ является их адаптивность, т.е. изменчивость в процессе самообучения.

Принято выделять в экспертных системах три основных модуля:

• модуль базы знаний;

• модуль логического вывода;

• интерфейс с пользователем.

Экспертные системы, являющиеся основой искусственного интеллекта, получили широкое распространение в науке (классифика-ция животных и растений по видам, химический анализ), в медицине (постановка диагноза, анализ электрокардио­грамм, определение методов лечения), в технике (поиск неисправностей в техниче­ских устройствах, слежение за полетом космических кораблей и спутников), в политологии и социологии, криминалистике, лингвистике и т.д.

В последнее время широкую популярность получили программы обработки ги­пертекстовой информации. Гипертекст – это форма организации текстового мате­риала не в линейной последовательности, а в форме указаний возможных переходов (ссылок), связей между отдельными его фрагментами. В обычном тексте использует­ся обычный линейный принцип размещения информации, и доступ к нему осуществ­ляется последовательно. В гипертекстовых системах информация напоминает текст энциклопедии, и доступ к любому выделенному фрагменту текста осуществляется произвольно по ссылке. Организация информации в гипертекстовой форме исполь­зуется при создании справочных пособий, словарей, контекстной помощи (Help) в прикладных программах.

Расширение концепции гипертекста на графическую и звуковую информацию приводит к понятию гипермедиа. Идеи гипермедиа получили распространение в сетевых технологиях, в частности в Интернет-технологиях. Технология WWW (World Wide Web) позволила структурировать громадные мировые информационные ресур­сы посредством гипертекстовых ссылок. Появились программные средства, позво­ляющие создавать подобные Web-странички. Стали развиваться механизмы поиска нужной информации в лабиринте информационных потоков.

Мультимедиа (multimedia) - это взаимодействие визуальных и аудиоэффектов под управлением интерактивного программного обеспечения. Мультимедийные игровые и обучающие системы начинают вытеснять традици­онные «бумажные библиотеки». Сегодня в библиотеках CD-ROM можно «гулять» по музеям.

3. ПС профессионального уровня. Каждая прикладная программа этой группы ориентируется на достаточно уз­кую предметную область, но проникает в нее максимально глубоко. Так функцио­нируют АСНИ - автоматизированные системы научных исследований, каждая из которых «привязана» к определенной области науки, САПР - системы автоматизи­рованного проектирования, каждая из которых также работает в узкой области, АСУ - автоматизированные системы управления (которых в 60-70 годах были разработаны тысячи).

Наконец, еще раз подчеркнем не только условность предложенной выше класси­фикации, но и наличие пересечений. Так, каждую конкретную экспертную систему вполне можно отнести к ППО профессионального уровня, принцип гипертекста реализован в ряде авторских систем и т.д.

Автоматизированные системы управления. Термин, впервые появившийся в России в 1960-е гг. в связи с применением компьютеров и информационных технологий в управлении экономическими объектами и процессами. Это дало возможность повысить эффективность производства, лучше использовать ресурсы, избавить управленцев от выполнения нетворческих рутинных операций. Предполагалось создать иерархию автоматизированных систем управления, начиная с АСУ технологическими процессами (АСУТП) и АСУ подразделения организации и кончая общегосударственной системой управления, соединенных каналами связи.

В настоящее время в мировой практике для обозначения полнофункциональных интегрированных АСУ, используемых фирмами, применяют названия система управления ресурсами (англ. management resource planning, MRP) и управление ресурсами предприятия (англ. enterprise resource planning, ERP). Такие системы позволяют информационно поддерживать, обеспечивать все направления управленческой деятельности предприятия.

АСУ - это человекомашинные кибернетические системы, в которых умственная деятельность людей сочетается с переработкой информации, расчетами, логическими операциями, проводимыми с использованием вычислительной техники и современных средств хранения, передачи и обработки информации.

В составе АСУ выделяют:

- основную часть, в которую входят информационное, техническое и математическое обеспечение;

- функциональную часть, к которой относятся взаимосвязанные программы, автоматизирующие конкретные функции управления.

АСУ применяются в управлении производством, транспортом, строительством и многими другими экономическими объектами и процессами.

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

Системы САПР широко используются в архитектуре, электронике, энергетике, механике и др. В процессе автоматизированного проектирования в качестве входной информации используются 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.

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, а также решают следующие задачи:

· управление экспериментом;

· подготовка отчетов и документации;

· поддержание базы экспериментальных данных и др.

В результате применения АСНИ возникают следующие положительные моменты:

· 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 функции 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.

Каждая из систем АСНИ и САПР, конечно, имеет свою специфику и отличается поставленными целями и методами их достижения. Однако очень часто между обоими типами систем обнаруживается тесная связь, и их роднит не только то, что они реализуются на базе компьютерной техники.

Например, в процессе проектирования может потребоваться выполнение того или иного исследования и, наоборот, в ходе научного исследования может возникнуть потребность и в конструировании нового прибора и в проектировании научного эксперимента.

Такая взаимосвязь приводит к тому, что на самом деле «чистых» АСНИ и САПР не бывает: в каждой из них можно найти общие элементы. С повышением их интеллектуальности они сближаются. В конечном счете и те и другие должны представлять собой экспертную систему, ориентированную на решение задач конкретной области.

5.1 Общая характеристика и классификация
компьютерных сетей

Компьютерной сетью называется два и более компьютера, взаимодействующих через среду передачу данных. Под средой передачи данных можно понимать как кабельную систему (например, обычный телефонный провод, оптоволоконный кабель), так и различные типы беспроводной связи (инфракрасное излучение, лазер, специальные виды радиопередачи). Устройства в сети должны обладать процессором, а также быть способны передавать сообщения от одного устройства к другому.

По степени географического распространения сети могут быть локальные, городские, корпоративные, глобальные и др.

Глобальная сеть (ГВС или WAN – World Area NetWork) – сеть, соединяющая компьютеры, удаленные географически на большие расстояния друг от друга.

Городская сеть (MAN - Metropolitan Area NetWork) - сеть, которая обслуживает информационные потребности большого города.

Локальная сеть (ЛВС или LAN – Local Area NetWork) – сеть, связывающая ряд компьютеров в зоне, ограниченной пределами одной комнаты, здания или предприятия.

Глобальные сети отличаются от локальных более протяженными коммуникациями (спутниковыми, кабельными и др.). Глобальная сеть объединяет локальные сети. Глобальных сетей много: BITNET (университеты), RELCOM (основана в 1990 г. для стран СНГ), EVRONET, EUNET (восточная Европа и Африка), USENET (телеконференции), FIDONET (любительская сеть), но самая известная глобальная сеть – INTERNET.

Для того чтобы сеть могла функционировать, кроме абонентских пунктов в ней существуют специальные компьютерные узлы связи, функционирующие круглосу­точно (их головные компьютеры называют хост-машинами). Конечный пользователь включается в обмен по своему усмотрению в желаемое для него время. Он соединяется с ближайшей к нему хост-машиной, которая, в свою очередь, соединяется с другими хост-машинами в соответствии с адресом, указываемым пользователем сети, затем происходит обмен информацией (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 - Структура глобальной компьютерной сети

Сети объединяют компьютеры по каналам связи – кабельным (проводным и оптоволоконным) и радиорелейным (наземным и спутниковым). Проводные сети организуют либо по коаксиальным кабелям, либо по кабелям типа витой пары – переплетенных для защиты от наводок групп проводов. Для подключения к линии связи компьютеры оснащают адаптерами – специальными сетевыми платами, включаемыми в свободный слот материнской платы и имеющими разъем для подключения линии связи. Адаптер реализует ту или иную стратегию доступа от одного компьютера к другому.

Для объединения сетей с разными протоколами применяют специальное оборудование, называемое шлюзами. Шлюзы бывают аппаратными и программными, бывают специальные шлюзовые серверы. Для сетевой безопасности и ограничения доступа посторонних (не имеющих специально предоставляемых для работы в сети прав) шлюзы оснащают брандмауэрами,специальными компьютерами или программами, запрещающими несанкционированный доступ.

Каждая сеть отвечает за поток информации, циркулирующий внутри нее − трафик.

Локальные сети покрывают незначительную географическую площадь. ЛВС - это коммуникационная система, поддерживающая в пределах одного здания или некоторой ограниченной территории один или несколько высокоскоростных каналов передачи информации, предоставляемых подключаемым устройствам для кратковременного использования. Географическая область, охваченная ЛВС, скорее определяется технологией, используемой при создании сети, чем какими-либо другими факторами (так, считается, что сеть на технологии Apple Talk работает устойчиво при радиусе до 300 метров, сеть Ethernet – до 2500 метров).

В ЛВС среда передачи данных обычно более скоростная, чем в глобальных сетях. Скорость передачи данных колеблется от нескольких тысяч бит в секунду до 100 млн бит (мегабит) в секунду.

Локальные компьютерные сети также классифицируют по модели взаимодействия сетевых устройств.

Одноранговые сети позволяют каждому компьютеру взаимодействовать с каждым компьютерным устройством сети. Затраты на организацию одноранговых вычислительных сетей относительно небольшие. Однако при увеличении числа рабочих станций эффективность их использования резко уменьшается. Пороговое значение числа рабочих станций, по оценкам фирмы Novell, составляет 25. Поэтому одноранговые ЛВС используются только для небольших рабочих групп. Основной недостаток работы одноранговой сети - увеличение времени решения прикладных задач. Это связано с тем, что каждый компьютер сети отрабатывает все запросы, идущие к нему со стороны других пользователей. К недостаткам также относятся возможность потери сетевых данных и сложность организации резервного копирования. Структурная схема одноранговой сети изображена на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 - Одноранговая ЛВС

Сети с выделенным сервером, обеспечивающим передачу информации от одной машины к другой, определяющим уровни доступа к данным и обеспечивающим бесперебойную работу сети. На машине-сервере работает и программа-сервер, позволяющая предоставить услуги этого компьютера другому (рисунок 5.3). Клиенты сети общаются с этой обслуживающей сервер-программой посредством соответствующей клиент-программы, работающей непосредственно на обслуживаемом компьютере (на стороне клиента).

Рисунок 5.3 - ЛВС с выделенным сервером

Схема взаимодействия программ в сети называется архитектурой клиент-сервер. Суть работы программы по этой схеме состоит в том, что сервер по командам клиента выполняет определенные действия, предоставляя клиенту услуги. Например, предоставление услуг в Internet построено по этой схеме, то есть оно осуществляется совместной работой 2-х процессов: на компьютере пользователя и на компьютере-сервере.

Основными компонентами ЛВС являются (рисунок 5.4):

Рисунок 5.4 - Компоненты ЛВС

1. Сетевой сервер, который играет важную роль в управлении ЛВС. Он должен управлять накопителями на жестких дисках и поддерживать коллективные периферийные устройства. Большое значение

имеет производительность сервера, при управлении информацией больших объемов и при большом количестве рабочих станций.

2. Рабочие места – автономные компьютерные системы, связанные в сеть и называемые рабочими станциями, автоматизированными рабочими местами и сетевыми станциями. В ЛВС персональный компьютер используется как рабочее место, располагающее своим собственным процессором с собственным внутренним накопителем и устройством ввода-вывода.

При использовании сетевых плат с возможностью автозагрузки можно отказаться от накопителей на гибких магнитных дисках и повысить

безопасность хранения данных, так как из этих рабочих станций, часто называемых РС-терминалами, не могут быть скопированы данные на транспортные носители данных, а также не могут быть занесены нежелательные данные, например, вирусы.

3. Сетевые усилители, или коммутаторы, а также концентраторы (хабы) используют для подключения большего количества рабочих станций. Их назначение будет рассмотрено в следующем разделе.

4. Модем может связывать удаленных пользователей.

5. Периферийное оборудование (лазерные устройства печати, графопостроители, устройства факсимильной связи, модемы), подключенное к файловому серверу (или другому серверному устройству). Можно использовать с любой рабочей станции.

6. Операционная система. Как и любая вычислительная система нуждается в программных средствах, объединенных в операционную систему, так и вычислительная сеть нуждается в собственной операционной системе. Всемирно известной операционной системой вычислительных сетей является NetWare фирмы Novell. Функциями операционных систем наделены системы на платформе Windows (Windows 3.11, Windows 95, Windows NT) фирмы Microsoft.

7. Сетевые адаптеры. Центральный процессор соединяется с периферийным оборудованием специальным устройством. Для подключения одного ПК к другому требуется устройство сопряжения, которое называется сетевым адаптером или сетевым интерфейсом, модулем, картой. Оно вставляется в свободное гнездо материнской платы.

Дата добавления: 2014-01-20