Тема 3. Программные средства реализации информационных процессов

Прагматическая мера информации. Создание порции информации происходит по некоторой причине, а получение информации может привести к некоторому результату. Количественной мерой информации в этом случае может быть степень реакции системы на данную информацию.

Тема 1. Понятие информации. Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации.

Влияние точности информации на эффективность управления авиаперевозками

В соответствии с основами теории информации, на каждом этапе преобразования данных возникают ошибки как случайного, так и систематического характера, причем к последнему типу в системах управления авиаперевозками следует чаще всего относить погрешности метода, т.е. методические ошибки.

Если случайные ошибки можно уменьшить за счет изменения технологии ввода информации в базу данных, то уменьшение методических ошибок требует более сложного системного подхода.

Информацией называют сведения о тех или иных объектах, явлениях или процессах в окружающей среде. Любая форма человеческой деятельности связана с передачей и обработкой информации. Она необходима для правильного управления окружающей действительностью, достижения поставленных целей и в конечном счете - для существования человека. Любая система: социально-экономическая, техническая, или система в живой природе действует в постоянной взаимосвязи с внешней средой – другими системами более высокого и более низкого уровней. Взаимосвязь осуществляется посредством информации, которая передает как команды управления, так и сведения, необходимые для принятия правильных решений. Понятие информации как важнейшего элемента системы, охватывающего все стороны ее жизнедеятельности можно считать универсальным, применимым к любым системам.

Единого научного мнения о количественном смысле понятия "информация" не существует. Разные научные направления дают различные определения исходя из тех объектов и явлений, которые они изучают. Некоторые из них считают, что информация может быть выражена количественно, давая определения количества и объема информации (меры информации), другие ограничиваются качественными толкованиями.

Синтаксическая мера информации используется для количественного выражения обезличенной информации, не выражающей смыслового отношения к объектам.

Семантическое (смысловое) количество информации измеряется тезаурусной мерой. Она выражает способность наблюдателя (пользователя) принимать поступившее сообщение.

Эта мера определяет полезность информации (ценность) для достижения пользователем поставленной цели. Она также относительна, обусловлена особенностями использования информации в той или иной системе. Ценность информации целесообразно измерять в тех же самых единицах (или близких к ним), в которых измеряется поставленная цель.

Информационные процессы (сбор, обработка и передача информации) всегда игра­ли важную роль в науке, технике и жизни общества. В ходе эволюции человечества про­сматривается устойчивая тенденция к автоматизации этих процессов, хотя их внутрен­нее содержание по существу осталось неизменным.

Сбор информации — это деятельность субъекта, в ходе которой он получает сведе­ния об интересующем его объекте. Сбор информации может производиться или чело­веком, или с помощью технических средств и систем — аппаратно. Например, пользова­тель может получить информацию о движении поездов или самолетов сам, изучив рас­писание, или же от другого человека непосредственно, либо через какие-то документы, составленные этим человеком, или с помощью технических средств (автоматической справки, телефона и т. д.). Задача сбора информации не может быть решена в отрыве от других задач, — в частности, задачи обмена информацией (передачи).

Обмен информацией — это процесс, в ходе которого источник информации ее пере­дает, а получатель — принимает. Если в передаваемых сообщениях обнаружены ошиб­ки, то организуется повторная передача этой информации. В результате обмена инфор­мацией между источником и получателем устанавливается своеобразный «информаци­онный баланс», при котором в идеальном случае получатель будет располагать той же информацией, что и источник.

Обмен информации производится с помощью сигналов, являющихся ее мате­риальным носителем. Источниками информации могут быть любые объекты ре­ального мира, обладающие определенными свойствами и способностями. Если объект относится к неживой природе, то он вырабатывает сигналы, непосредственно отражающие его свойства. Если объектом-источником является человек, то выра­батываемые им сигналы могут не только непосредственно отражать его свойства, но и соответствовать тем знакам, которые человек вырабатывает с целью обмена информацией.

Принятую информацию получатель может использовать неоднократно. С этой це­лью он должен зафиксировать ее на материальном носителе (магнитном, фото, кино и др.). Процесс формирования исходного, несистематизированного массива информации называется накоплением информации. Среди записанных сигналов могут быть такие, которые отражают ценную или часто используемую информацию. Часть информации в данный момент времени особой ценности может не представлять, хотя, возможно, по­требуется в дальнейшем.

Хранение информации — это процесс поддержания исходной информации в виде, обеспечивающем выдачу данных по запросам конечных пользователей в установлен­ные сроки.

Обработка информации — это упорядоченный процесс ее преобразования в соот­ветствии с алгоритмом решения задачи.

После решения задачи обработки информации результат должен быть выдан конеч­ным пользователям в требуемом виде. Эта операция реализуется в ходе решения задачи выдачи информации. Выдача информации, как правило, производится с помощью вне­шних устройств ЭВМ в виде текстов, таблиц, графиков и пр.

Информационная технология — это совокупность методов, производственных про­цессов и программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, обработку, хранение, распространение и отображение информа­ции с целью снижения трудоемкости процессов использования информационного ресурса, а также повышения их надежности и оперативности.

Информационные технологии характеризуются следующими основными свой­ствами:

• предметом (объектом) обработки (процесса) являются данные;

• целью процесса является получение информации;

• средствами осуществления процесса являются программные, аппаратные и про­граммно-аппаратные вычислительные комплексы;

• процессы обработки данных разделяются на операции в соответствии с данной предметной областью;

• выбор управляющих воздействий на процессы должен осуществляться лицами, принимающими решение;

• критериями оптимизации процесса являются своевременность доставки инфор­мации пользователю, ее надежность, достоверность, полнота.

Литература: [1], с. 5-19; [2], с. 13-19.

Тема 2. Технические средства реализации информационных процессов.

Компьютерная техника представляет собой материальную основу информацион­ной технологии, с помощью которой осуществляется сбор, хранение, передача и обра­ботка информации.

Следует различать понятия архитектуры и структуры ЭВМ. Под архитектурой ЭВМ принято понимать совокупность общих принципов организации аппаратно-программных средств и их основных характеристик, определяющая функциональные возможности ЭВМ при решении соответствующих типов задач.

Архитектуру вычислительного средства необходимо отличать от его структуры. Структура вычислительного средства определяет его текущий состав на определенном уровне детализации и описывает связи внутри средства. Архитектура же определяет основные правила взаимодействия составных элементов вычислительного средства, описание которых выполняется в той мере, в какой необходимо для формирования правил их взаимодействия. Она устанавливает не все связи, а наиболее необходимые, которые должны быть известны для более грамотного использования применяемого средства.

Несмотря на то, что современные ЭВМ внешне нисколько не похожи на первые модели, основополагающие идеи, принятые в них и связанные с понятием алгоритма, разработанным Аланом Тьюрингом, а также архитектурной реализацией, предложенной Джоном фон Нейманом, пока не претерпели кардинальных изменений (за исключением, конечно же, систем параллельной обработки информации).

Любая ЭВМ неймановской архитектуры содержит следующие базисные устройства:

· арифметико-логическое устройство (АЛУ);

· устройство управления (УУ)

· запоминающее устройство (ЗУ);

· устройства ввода-вывода (УВВ);

· пульт управления (ПУ).

В современных ЭВМ АЛУ и УУ объединены в одно общее устройство, называемое центральным процессором.

Современный персональный компьютер содержит следующие основные устройства:

- устройства внешней памяти, чаще всего магнитные диски, на которых информация и программы сохраняются и при выключении питания;

- оперативную память, в которой информация и программа находится при выполнении нужных действий;

- процессор, который собственно и выполняет команды в том порядке, который предписан программой;

- устройства ввода и вывода (например, клавиатура и монитор), через которые компьютер получает информацию и программы извне или передает их наружу.

Внешне современные персональные компьютеры состоят обычно из трех частей: системного блока, клавиатуры, монитора. Системный блок является обрабатывающим блоком, в нем расположены, как минимум, следующие узлы компьютера:

- электронные схемы (процессор, оперативная память, контроллеры устройств и т.д.);

- блок электропитания, преобразующий электроэнергию переменного тока в электроэнергию постоянного тока низкого напряжения, подаваемую на электронные схемы;

- накопитель (дисковод) на гибких магнитных дисках, используемый для переноса программ и данных между разными компьютерами;

- накопитель на жестком магнитном диске, предназначенный для длительного хранения больших объемов информации в компьютере.

К периферийным устройствам относятся: принтеры, сканеры, акустические колонки, источники бесперебойного питания, мо­демы, сменные накопители памяти, т. е. те устройства, без кото­рых компьютер может функционировать самостоятельно.

Принтеры. Принтеры (print — печать) — это автоматические печатающие устройства, предназначенные для печатания на бумагу результатов работы на компьютере (текстов, рисунков, графиков).

По принципу действия различают ударно-матричные, струй­ные, лазерные и другие принтеры.

Сканер — это устройство, которое позволяет вводить в компьютер изображение текстов, рисунков, фотографий непос­редственно с бумажного документа. Настольные сканеры подразделяются на планшетные, ролико­вые и проекционные.

Для долговременного архивного хранения информации или для перезаписи больших массивов дан­ных на другой компьютер используются сменные накопители па­мяти.

К сменным носителям информации относятся накопители памя­ти большой емкости, которые можно отключать от компьютера и использовать по назначению. Накопители обычно имеют неболь­шую массу и объем, их легко можно переносить даже в дипломате.

Использование сменных накопителей дает возможность пол­ностью исключить несанкционированный доступ к конфиденциальным данным. Информация, оставленная на внутреннем жест­ком диске компьютера, всегда доступна неограниченному кругу лиц и ее могут случайно испортить.

Для накопления данных используются следующие накопители: на основе дискет, типа винчестера, магнитооптические, стрим­меры, лазерные, модульные и др.

Литература: [1], с. 20-39; [2], с. 100-156.

Программное обеспечение является принципиально важной частью информационной системы, построенной на основе компьютеров. Именно в нем заложены алгоритмы, обеспечивающие автоматизацию обработки информации.

Программа (program) - упорядоченная последовательность команд компьютера для решения задачи.

Программное обеспечение (software) - совокупность программ обработки данных и необходимых для их эксплуатации документов.

Все программное обеспечение (ПО) разделяется на системное и прикладное.

Системное ПО (System Software) – это программы и комплексы программ, являющиеся общими для всех, кто совместно использует технические средства компьютера, и применяемые как для автоматизации разработки (создания) новых программ, так и для организации выполнения программ существующих.

Системное ПО делится на пять групп:

1. Операционные системы (ОС).

2. Системы управления файлами.

3. Интерфейсные оболочки для взаимодействия пользователя с ОС и программные среды.

4. Системы программирования.

5. Утилиты.

Под операционной системой (ОС) понимают комплекс управляющих и обрабатывающих программ, который, с одной стороны, выступает как интерфейс (интерфейс – это комплекс спецификаций, определяющих конкретный способ взаимодействия пользователя с компьютером) между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами, а с другой – предназначен для наиболее эффективного использования ресурсов вычислительной системы и организации надежных вычислений.

Назначение системы управления файлами – организация более удобного доступа к данным, организованным как файлы. Именно благодаря системе управления файлами вместо низкоуровневого доступа к данным с указанием конкретных физических адресов нужной нам записи используется логический доступ с указанием имени файла и записи в нем.

Для удобства взаимодействия с ОС могут использоваться дополнительные интерфейсные оболочки. Их основное назначение - либо расширить возможности по управлению ОС, либо изменить встроенные в систему возможности.

Система программирования состоит из следующих компонент: транслятор с соответствующего языка, библиотеки подпро­грамм, редакторы, компоновщики и отладчики.

Под утилитами понимают специальные системные программы, с помощью которых можно как обслуживать саму операционную систему, так и
подготавливать для работы носители данных, выполнять перекодирование
данных, осуществлять оптимизацию размещения данных на носителе и про­изводить некоторые другие работы, связанные с обслуживанием вычислитель­ной системы.

Прикладные программы предназначены для того, чтобы обеспечить применение вычислительной техники в различных сферах деятельности человека. Поэтому этот класс программ представляет наибольший интерес для массового пользователя компьютеров.

Из-за огромного разнообразия прикладного ПО существует множество вариантов его классификации. Рассмотрим наиболее общую классификацию прикладных программ. Разделим данное ПО на 2 больших класса:

1. ПС общего назначения. К таким относятся программы, обеспечивающие выполнение наиболее часто используемых, универсальных задач (текстовые редакторы, табличные процессоры, графические редакторы, СУБД и т.д.).

2. ПС профессионального уровня. Программы этого класса ориентируются на достаточно узкую предметную область, но проникают в нее достаточно глубоко (издательские системы, САПР - системы автоматизированного проектирования, программы 3D-графики, программы видеомонтажа, нотные редакторы, АСУ - автоматизированные системы управления и т.д.).

Каждый класс разбивается на многочисленные подклассы.

1. Офисное ПО

Помимо рассмотренных программных средств, возникает много трудно классифицируемого по способам применения ПО. Многие из них роднит среда их применения - в делопроизводстве, в различных аспектах управления мелкими и средними предприятиями. Эти программы можно назвать офисными. Сюда можно отнести следующие виды программ:

2. Средства обработки текстовой информации.

3. Средства табличной обработки информации

4. Системы управления базами данных

Средства разработки презентаций и публикаций

o Автоматизация ввода информации в компьютер

o Автоматизация перевода документов

При выполнении разнообразной работы на компьютере обычно не обходятся без использования компьютерной графики. В каждой более или менее серьезной программе имеются средства работы с графическими объектами.

Несмотря на то, что для работы с компьютерной графикой существует множество классов ПО, различают обычно три вида компьютерной графики, которые отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.

Растровая графика. Применяется при разработке электронных и полиграфических изданий. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики чаще всего попадают в компьютер с помощью сканера или фото- и видеокамер и обрабатываются компьютерными программами.

Основным элементов растрового изображения является точка. Если изображение экранное, то эта точка называется пикселем. В зависимости от того, какое графическое разрешение экрана используется операционной системой, на экране могут размещаться изображения, имеющие 640х480, 800х600, 1024х768 и более пикселей.

С размером изображения непосредственно связано его разрешение, которое измеряется в точках на дюйм(dots per inch - dpi)(1 дюйм = 25,4 мм). Полиграфическая печать полноцветного изображения требует разрешения не менее 200-300 dpi.

Основным недостатком растровых изображений является невозможность их увеличения для рассмотрения деталей. При увеличении изображения точки становятся крупнее и искажают рисунок. Этот эффект называется пикселизацией.

Векторная графика. Основным элементом в векторной графике является линия. Линия - это элементарный объект векторной графики. Все объекты в изображении состоят из линий. Например, объект четырехугольник можно рассматривать как четыре связанные линии, а объект куб - как двенадцать связанных линий или как шесть связанных четырехугольников. Из-за такого подхода векторную графику часто называют объектно-ориентированной графикой.

Как и все объекты, линии имеют свойства: форма, толщина, цвет, тип. Замкнутые линии имеют свойство заполнения цветом, текстурой, картой. Простейшая линия, если она не замкнута, имеет две вершины, которые называются узлами. Узлы также имеют свойства, от которых зависит, как выглядит вершина линии и как две линии сопрягаются между собой.

Так как все изображения выводятся на экран в виде точек, то перед выводом векторных изображений программа производит вычисление координат экранных точек в изображении объекта, поэтому векторную графику иногда называют вычисляемой.

Фрактальная графика в общем строится на основе вычислений, что и векторная. Но в отличие от нее никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по уравнению, поэтому в памяти хранится только формула. Изменяя коэффициенты в уравнении, можно получить совершенно другое изображение.

Литература: [1], с. 37-49; [2], с. 150-171.

Дата добавления: 2014-01-20