Тема: Виды и свойства информации. Представление информации в ЭВМ

Содержание темы: Понятие: информация. Виды и способы представления дискретной информации. Понятие: информатика, три ее составные части: Hardware (аппаратное обеспечение ЭВМ), Software (программное обеспечение ЭВМ) и Brainware (термин, характеризующий "мозговой" фактор, т.е. человеческий мозг как часть информационных систем). Закодированная информация. Единицы измерения информации в ЭВМ. Понятие: новые информационные технологии и их элементы.

Термин информатика возник в 60-х гг. во Франции для названия области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью электронных вычислительных машин. Французский термин informatigue (информатика) образован путем слияния слов information (информация) и automatigue (автоматика) и означает "информационная автоматика или автоматизированная переработка информации". В англоязычных странах этому термину соответствует синоним computer science (наука о компьютерной технике).

Информатика нацелена на разработку общих методологических принципов построения информационных моделей. Поэтому методы информатики применимы всюду, где существует возможность описания объекта, явления, процесса и т.п. с помощью информационных моделей

Информатика - это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействием со средой применения.

Часто возникает путаница в понятиях "информатика" и "кибернетика". Попытаемся разъяснить их сходство и различие.

Основная концепция, заложенная Н. Винером в кибернетику, связана с разработкой теории управления сложными динамическими системами в разных областях человеческой деятельности. Кибернетика существует независимо от наличия или отсутствия компьютеров.

Кибернетика - это наука об общих принципах управления в различных системах: технических, биологических, социальных и др.

Информатика занимается изучением процессов преобразования и создания новой информации более широко, практически не решая задачи управления различными объектами, как кибернетика. Поэтому может сложиться впечатление об информатике как о более емкой дисциплине, чем кибернетика. Однако, с другой стороны, информатика не занимается решением проблем, не связанных с использованием компьютерной техники, что, несомненно, сужает ее, казалось бы, обобщающий характер. Информатика появилась благодаря развитию компьютерной техники, базируется на ней и совершенно немыслима без нее. Кибернетика же развивается сама по себе, строя различные модели управления объектами, хотя и очень активно использует все достижения компьютерной техники. Кибернетика и информатика, внешне очень похожие дисциплины, различаются, скорее всего, в расстановке акцентов:

* в информатике - на свойствах информации и аппаратно-программных средствах ее обработки;

* в кибернетике - на разработке концепций и построении моделей объектов с использованием, в частности, информационного подхода.

В понятие "информатика" мы будем вкладывать не только и не столько простое изучение устройства компьютера или языков программирования, а разумное сочетание следующих элементов:

- основных теоретических разделов математики (BrainWare), которые могут быть эффективно реализованы на компьютере и служат средством исследований в других дисциплинах (физике, естественных науках, гуманитарных науках, экономике, управлении и т.п.);

- алгоритмических основ средств (SoftWare), куда входят основные сведения об алгоритмах и алгоритмических языках, средства общения с компьютером и управления им, в том числе различные средства интерфейса, включая и голосовые, а также методы и способы отображения информации на различных внешних устройствах, технологии и решения задач и программирования т.п.;

- технических средств (HardWare), включающих в себя компьютер и его внешние устройства, средства настройки компьютера и взаимодействия различных частей его при решении различных задач и др.

Информатика в широком смысле представляет собой единство разнообразных отраслей науки, техники и производства, связанных с переработкой информации главным образом с помощью компьютеров и телекоммуникационных средств связи во всех сферах человеческой деятельности.

Информатику в узком смысле можно представить как состоящую из трех взаимосвязанных частей - технических средств (hardware), программных средств (software), алгоритмических средств (brainware). В свою очередь, информатику как в целом, так и каждую ее часть обычно рассматривают с разных позиций (рис. 1.3): как отрасль народного хозяйства, как фундаментальную науку, как прикладную дисциплину.

Цель фундаментальных исследований в информатике - получение обобщенных знаний о любых информационных системах, выявление общих закономерностей их построения и функционирования. Информатика как прикладная дисциплина занимается:

* изучением закономерностей в информационных процессах (накопление, переработка, распространение);

* cозданием информационных моделей коммуникаций в различных областях человеческой деятельности;

* разработкой информационных систем и технологий в конкретных областях и выработкой рекомендаций относительно их жизненного цикла: для этапов проектирования и разработки систем, их производства, функционирования и т.д. Главная функция информатики заключается в разработке методов и средств преобразования информации и их использовании в организации технологического процесса переработки информации. Задачи информатики состоят в следующем:

* исследование информационных процессов любой природы;

* разработка информационной техники и создание новейшей технологии переработки информации на базе полученных результатов исследования информационных процессов;

* решение научных и инженерных проблем создания, внедрения и обеспечения эффективного использования компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной жизни.

Понятие информации является ключевым понятием информатики. Любая деятельность человека представляет собой процесс сбора и переработки информации, принятия на ее основе решений и их выполнения. С появлением современных средств вычислительной техники информация стала выступать в качестве одного из важнейших ресурсов научно-технического прогресса.

Понятие "информация" - есть первичное и неопределяемое понятие. Оно предполагает наличие материального носителя информации, источника информации. передатчика информации, приемника и канала связи между передатчиком и приемником.

Термин "информация" происходит от латинского слова informatio - разъяснение, пояснение.

Первоначально под информацией понимались сведения, передаваемые людьми устным, письменным и другими способами (с помощью условных сигналов, технических средств и т.д.); со средины XX века - это общенаучное понятие включающие, обмен сведениями между людьми. Человеком и автоматом, обмен сигналами в животном и растительном мире (передача признаков от клетки к клетке, от организма к организму).

Более узкое определение дается в технике, где это понятие включает в себя все сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и преобразования.

С понятием информации связаны такие понятия как сигнал, сообщение и данные.

Сигнал представляет собой любой процесс, несущий информацию.

Сообщение - это информация, представленная в определенной форме и предназначенная для передачи.

Данные - это информация, представленная в формализованном виде и предназначенная для обработки ее техническими средствами, например ЭВМ.

Различают две формы представления информации - непрерывную и дискретную. Поскольку носителями информации являются сигналы, то в качестве последних могут использоваться физические процессы различной природы. Например, процесс протекания электрического тока в цепи, процесс механического перемещения тела, процесс распространения света и т.д. Информации представляется (отражается) значением одного или нескольких параметров физического процесса (сигнала) либо комбинацией нескольких параметров.

Сигнал называется непрерывным, если его параметр в заданных пределах может принимать любые промежуточные значения. Сигнал называется дискретным, если его параметр в заданных пределах может принимать отдельные фиксированные значения.

Следует различать непрерывность или дискретность сигнала по уровню и во времени.

непрерывный по уровню и во времени сигнал X НН

дискретный по уровню и непрерывный по времени сигнал X ДН

непрерывный по уровню и дискретный по времени сигнал X НД

дискретный по уровню и во времени X ДД

Все многообразие окружающей нас информации можно сгруппировать по различным признаком. Например, в зависимости от области возникновения информацию, отражающую процессы и явления неодушевленной природы, называют элементарной, процессы животного и растительного мира - биологической, человеческого общества - социальной.

По способу передачи и восприятия различают следующие виды информации: визуальную - передаваемую видимыми образами и символами, аудиальную - звуками, тактильную - ощущениями, органолентическую - запахами и вкусом, машинно-выдаваемую и воспринимаемую средствами вычислительной техники, и т.д.

Свойства информации. Единицы измерения информации.

Важнейшие свойства информации: полнота, достоверность, ценность, актуальность и ясность. С информацией в компьютере производятся следующие операции: ввод, вывод, создание, запись, хранение, накопление, изменение, преобразование, анализ, обработка. Информация передается с помощью языков. Основа любого языка - алфавит, т.е. конечный набор знаков (символов) любой природы, из которых конструируются сообщения на данном языке. Алфавит может быть латинский, русский, десятичных чисел, двоичный и т.д. Кодирование - это представление символов одного алфавита символами другого.

Для автоматизации работы с данными, относящимся к различным типам, очень важно унифицировать их форму представления - для этого обычно используется прием кодирования, т.е. выражение данных одного типа через данные другого типа. Естественные человеческие языки - это ни что иное, как система кодирования понятий для выражения мыслей посредствам речи. К языкам близко примыкают азбуки (системы кодирования компонентов языка с помощью графических символов). История знает интересные, хотя и безуспешные попытки создания "универсальных" языков и азбук. По - видимому, безуспешность попыток их внедрение связано с тем, что национальные и социальные образования естественным образом понимают, что изменение системы кодирования общественных данных непременно приводит к изменению общественных методов (т.е. норма права и морали), а это может быть связано с социальными потрясениями.

Та же проблема универсального средства кодирования достаточно успешно реализуется в отдельны отраслях техники, науки и культуры. В качестве примеров можно привести систему записи математических выражений, телеграфную азбуку, морскую флажковую азбуку, систему Брайля для слепых и многое другое.

Своя система существует и в вычислительной технике - она называется двоичным кодированием и основана на представлении данных последовательностью всего двух знаков: 0 и 1. Эти знаки называются двоичными цифрами, по-английски - Binary digit или сокращенно bit (бит).

Одним битом могут быть выражены два понятия: 0 или 1 (да или нет, черное или белое, истина или ложь и т.п.). Если количество битов увеличить до двух, то уже можно выразить 4 различных понятия: 00 01 10 11

Тремя битами можно закодировать 8 различных значений:

000 001 010 011 100 101 110 111

Увеличивая на единицу количество разрядов в системе двоичного кодирования, мы увеличиваем в два раза количество значений, которое может быть выражено в данной системе, т.е. общая формула имеет вид: N= 2m

Где N - количество независимых кодируемых значений;

M - разрядность двоичного кодирования, принятая в данной системе.

Кодирование текстовых данных

Если каждому символу алфавита сопоставить определенное целое число (например, порядковый номер), то с помощью двоичного кода можно кодировать и текстовую информацию. Восьми двоичных разрядов достаточно для кодирования 256 различных символов. Этого хватит, чтобы выразить различными комбинациями восьми битов все символы английского и русского языков, как строчные, так прописные, а так же знаки препинания, символы основных арифметических действий и некоторые общепринятые специальные символы, например символ "@".

Кодирование графических данных

Если рассмотреть с помощью увеличительного стекла черно-белое графическое изображение, напечатанное в газете или книге, то можно увидеть, что оно состоит из мельчайших точек, образующих характерный узор, называемый растром. Поскольку линейные координаты и индивидуальные свойства каждой точки (яркость) можно выразить с помощью целых чисел, то можно сказать, что растровое кодирование позволяет использовать двоичный код для представления графических данных. Общепринятым на сегодняшний день считается представление черно-белых иллюстраций в виде комбинации точек с 256 градациями серого цвета, и, таким образом, для кодирования яркости любой точки обычно достаточно восьми разрядного двоичного числа.

Для кодирования цветных графических изображений применяется принцип декомпозиции произвольного цвета на основные составляющие. В качестве таких составляющих используют три основные цвета красный, зеленый и синий. На практике считается (хотя теоретически это не совсем так), что любой цвет, видимый человеческим глазом, можно получить путем механического смещения этих трех основных цветов. Такая система кодирования называется системой RGB по первым буквам названий основных цветов.

Кодирование звуковой информации

Приемы и методы работы со звуковой информацией пришли в вычислительную технику наиболее поздно. К тому же, в отличие от числовых, текстовых и графических данных, у звукозаписей не было столь же длительной и проверенной истории кодирования. В итоге методы кодирования звуковой информации двоичным кодом далеки от стандартизации. Множество отдельных компаний разработали свои корпоративные стандарты, но если говорить обобщенно, то можно выделить два основных направления.

Метод FM (Frequency Modulation) основан на том, что теоретически любой сложный звук можно разложить на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду, а, следовательно, может быть описан числовыми параметрами, то есть кодом. В природе звуковые сигналы имеют непрерывный спектр, то есть являются аналоговыми. Их разложение в гармонические ряды и представление в виде дискретных цифровых сигналов выполняют специальные устройства - аналоговые цифровые преобразователи (АЦП). Обратное преобразование для воспроизведения звука, закодированного числовым кодом, выполняют цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). При таких преобразованиях неизбежны потери информации, связанные с методом кодирования, поэтому качество звукозаписи обычно получается не вполне удовлетворительным и соответствует качеству звучания простейших электромузыкальных инструментов с окрасом, характерным для электронной музыки. В то же время данный метод кодирования обеспечивает весьма компактный код, и потому он нашел применение еще в те годы, когда ресурсы средств вычислительной техники были явно недостаточны.

Метод таблично волнового (Wave Table) синтеза лучше соответствует современному уровню развития техники. Если говорить упрощенно, то можно сказать, что где-то в заранее подготовленных таблицах хранятся образцы звуков для множества различных музыкальных инструментов (хотя не только для них). В технике такие образцы называют сэмплами. Числовые коды выражают тип инструмента, номер его модели, высоту тона, продолжительность интенсивность звука, динамику его изменения, некоторые параметры среды, в которой происходит звучание, а так же прочие параметры, характеризующие особенности звука. Поскольку в качестве образцов используются "реальные" звуки, то качество звука, полученного в результате синтеза, получается очень высоким и приближается к качеству звучания реальных музыкальных инструментов.

Простейшим алфавитом, достаточным для кодирования любого другого, является двоичный алфавит, состоящий всего из двух символов 0 и 1. Система счисления - это способ представления любого числа с помощью алфавита символов, называемых цифрами. Системы счисления делятся на позиционные и непозиционные. В позиционных системах любое число записывается в виде последовательности цифр, количественное значение которых зависит от места (позиции), занимаемой каждой из них в числе. Примеры: десятичная, восьмеричная, двоичная система и т.д. Схема перевода из двоичной системы в десятичную:

(100011)2 = 1*25 + 0*24 + 0*23 + 0*22 + 1*21 + 1*20 = (35)10

Пример непозиционной системы счисления - римская система. Информация в вычислительной машине представляется в двоичном коде (0 и 1), (да, нет), (вкл., выкл.). 0 и 1 - это 1 бит информации или 1 двоичный разряд. 1 байт - это 8 бит (8 двоичных разрядов). В компьютере 1 байт является наименьшей единицей информации, что соответствует одному знаку в командной строке (цифре, букве, специальному символу или пробелу).

1 Кбит = 1024 бит = 210 бит =~ 1000 бит (1 килобит).1 Мбит = 1048576 бит = 220 бит =~ 1 000 000 бит (1 мегабит).1 Гбит = 230 бит =~ 109 бит = 1 000 000 000 (1 гигабит).

В компьютерах IBM PC используются следующие единицы измерения ин- формации: 1 б (1 байт), 1 Кб (1 килобайт или часто просто 1 К), 1 Мб (1 мегабайт или часто просто 1 М), 1 Гб (1 гигабайт). Между ними существуют следующие соотношения:

1 Кб = 210 б = 1024 б =~ 1000 б.1 Мб = 220 б = 1024 Кб = 1048576 б =~ 1 000 000 б.1 Гб = 230 б = 1024 Мб =~ 109 б = 1 000 000 000 б.

Для примера можно указать, что в среднем 1 страница учебника =~ 3Кб. газета из 4-х страниц =~ 150 Кб.Большая Советская Энциклопедия =~ 120 Мб.Цветной телефильм продолжительностью 1.5 часа (25 кадр/с) =~ 135Гб.

ИТОЛОГИЯ - наука об информационных технологиях

В последнее десятилетие произошло становление новой науки - науки об информационных технологиях (ИТ-науки) или итологии, основными характерными чертами которой являются:

* фундаментальное значение для развития по существу всех областей знания и видов деятельности, как эффективного метода познания и инструмента, усиливающего интеллектуальные возможности человека;

* целевая направленность на преображение человеческой практики и бытия, способность проникновения во все аспекты жизни и деятельности человека;

* междисциплинарная роль как общезначимой дисциплины (аналогично математике и философии), обусловленная прежде всего ее методологическим значением, благодаря наличию развитого концептуального базиса, универсальных в применении парадигм, методов, языков для формализации, анализа и синтеза прикладных знаний.

Предмет итологии - информационные технологии (ИТ), а также процессы, связанные с их созданием и применением.

Основными методами итологии являются:

1. Создание основ научного знания в виде методологического ядра (метазнаний), представляющего собой целостную систему эталонных моделей важнейших разделов ИТ, осуществляющего структуризацию научного знания в целом. Данный метод получил название архитектурной спецификации.

2. Представление ИТ в виде спецификаций поведения реализаций ИТ, т.е. ИТ-систем, которое может наблюдаться на интерфейсах (границах) этих систем. Данный метод называют также функциональной спецификацией.

3. Стандартизация спецификаций ИТ и управление их жизненным циклом, осуществляемая системой специализированных международных организаций на основе строго регламентированной деятельности. Данный процесс обеспечивает накопление базовых сертифицированных научных знаний, служит основой создания открытых технологий.

4. Аппарат (концепция и методология) проверки соответствия (аттестации) реализаций ИТ (т.е. ИТ-систем) ИТ-спецификациям, на основе которых данные ИТ-системы были разработаны (по существу данный аппарат играет такую же роль в пространстве информационных технологий, как и эпсилон-дельта аппарат в математическом анализе).

5. Профилирование ИТ или разработка функциональных профилей ИТ - метод построения спецификаций комплексных технологий посредством комбинирования базовых и производных от них (представленных в стандартизованном виде) спецификаций с соответствующей параметрической настройкой этих спецификаций (по существу профилирование является композиционным оператором в пространстве ИТ с базисом, в качестве которого выступают базовые, т.е. стандартные спецификации).

6. Таксономия (классификационная система) профилей ИТ, обеспечивающая уникальность идентификации в пространстве ИТ, явное отражение взаимосвязей ИТ между собой.

7. Разнообразные методы формализации и алгоритмизации знаний, методы конструирования прикладных информационных технологий (парадигмы, языки программирования, базовые открытые технологии, функциональное профилирование ИТ и т.п.).

Основные особенности итологии

1. Предметом итологии являются ИТ, представляемые в двух видах:

1. в формальном, в виде спецификаций ИТ;

2. в виде ИТ-систем, т.е. реализаций спецификаций ИТ.

2. Предметом итологии являются динамические развиваемые сущности.

Являясь отражением той или иной человеческой деятельности, ИТ изменяются на протяжении их жизненного цикла. Характеризуется созидательностью, направленностью на преображение бытия, практики общества, неудержимостью проникновения во все сферы жизни и формы деятельности человека с целью их качественного преобразования. Самая агрессивная из всех наук.

1. Общезначимая научная дисциплина, играющая такую же важную междисциплинарную роль как математика или философия. При этом роль итологии должна рассматриваться:

во-первых, в концептуальном плане, как методологический базис формализации, анализа и синтеза знаний;

во-вторых, в технологическом плане, как инструмент, продвигающий интеллектуальные способности и конструктивные возможности человека.

2. Индустриализация науки, проявляющаяся как в ее тесной связи с информационной индустрией, так и в активном участии промышленности в развитии самой науки.

3. Важность всеобъемлющей стандартизации как концептуальных основ и методов, так и самих ИТ.

4. Создание мощной международная системы специализированных организаций для плановой разработки новых концепций и технологий, их гармонизации и сертификации в качестве международных стандартов, управления жизненным циклом стандартов ИТ, поддержания их в согласованном состоянии, разработки методов и средств аттестации ИТ-систем.

5. Несет черты бюрократической дисциплины, знания которой представляются в виде обезличенных документов, имеющих стандартизованную форму.

6. Является правопреемницей математики как инструмент формализации знаний.

Организационная структура в области стандартизации ИТ

Организационная структура, поддерживающая процесс стандартизации ИТ, включает три основных группы организаций:

а) Международные организации, входящие в структуру ООН;

* ISO (International Organization for Standardization - Международная организация по стандартизации);

* IEC (International Electrotechnical Commision - Международная электротехническая комиссия);

* ITU-T (International Telecommunication Union-Telecommunications - Международный союз по телекоммуникации - телекоммуникация). До 1993г. эта организация имела другое название - CCITT (International Telegraph and Telephone Consultative Committee - Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии или, сокращенно, МККТТ). X.200, X-400, X-500, X-600.

б) Промышленные профессиональные или административные организации;

* IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers - Институт инженеров по электротехнике и электронике) LAN IEEE802, POSIX

* Internet и IAB (Internet Activities Board - Совет управления деятельностью Internet) TCP/IP

* Regional WOS (Workshops on Open Systems - Рабочие группы по открытым системам). OSE-profiles

с) Промышленные консорциумы.

* ECMA (European Computer Manufactureres Association - Европейская ассоциация производителей вычислительных машин) OSI, безопасность, управление, Office Document Architecture (ODE)

* OMG (Object Management Group - Группа управления объектами) RM: Common Object Request Broker Architecture (CORBA)

* X/Open (Организована группой поставщиков компьютерной техники) X/Open Portability Guide (XPG4) Common Application Environment

* NMF (Network Management Forum - Форум управления сетями)

OSF (Open Software Foundation - Основание открытого программного обеспечения). Имеет следующие предложения: OSF/1 (Соответствует стандарту POSIX и XPG4) MOTIF - графический пользовательский интерфейс (Distributed Computer Environment) DCE - технология интеграции платформ: DEC, HP, SUN, MIT, Siemens, Microsoft, Transarc DME (Distributed Management Environment) ~=~ NMF

Структура JTC1 и состав основных подкомитетов по стандартизации ИТ

В 1987 г. ISO и IEC объединили свою деятельность в области стандартизации ИТ, создав единый орган JTC1 (Joint Technical Committee 1 - Объединенный технический комитет 1), предназначенный для формирования всеобъемлющей системы базовых стандартов в области ИТ и их расширений для конкретных сфер деятельности.

Работа над стандартами ИТ в JTC1 тематически распределена по подкомитетам (Subcommittees - SC).

В дополнение создана специальная группа по функциональным стандартам (Special Group on Functional Standards - SGFS) для обработки предложений по Международным стандартизованным профилям (International Standardized Profiles - ISP s), представляющим определения профилей ИТ.

Ниже показаны подкомитеты и группы JTC1, связанные с разработкой стандартов ИТ, относящихся к окружению открытых систем (Open Systems Environment - OSE).

JTC1:

* C2 - Символьные наборы и кодирование информации

* SC6 - Телекоммуникация и информационный обмен между системами

* SC7 - Разработка программного обеспечения и системная документация

* SC18 - Текстовые и офисные системы

* SC21 - Открытая распределенная обработка (Open Distributed Processing - ODP), управление данными (Data Management - DM) и взаимосвязь открытых систем (Open System Interconnection - OSI)

* SC22 - Языки программирования, их окружения и интерфейсы системного программного обеспечения

* SC24 - Компьютерная графика

* SC27 - Общие методы безопасности для ИТ-приложений

* SGFS - Специальная группа по функциональным стандартам

Организация ITU-T

(International Telecommunication Union-Telecommunications Международный союз по телекоммуникации-телекоммуникация)

ITU-T несет ответственность за разработку и согласование Рекомендаций, которые обеспечивают интероперабельность телекоммуникационного сервиса в глобальном масштабе, в частности, сервиса, связанного с передачей данных, интегрированного телекоммуникационного сервиса для голоса и данных; сервиса передачи сообщений и справочной службы (стандартов OSI и ODP).

Основные исследовательские группы (Study Groups - SGs):

ITU-T

* SG7 Сети передачи данных

* SG8 Терминалы для услуг телематики

* SG10 Языки для телекоммуникации

Имеется тесное сотрудничество между JTC1 и ITU-T. Основной формой сотрудничества является соглашение об общем тексте для стандартов ISO/IEC (т.е. JTC1) и рекомендаций и ITU-T/CCITT, относящихся к одним и тем же аспектам в областях OSI и ODP.

Структура знаний итологии

Структура знаний имеет многоуровневую организацию

1. Концептуальный уровень или уровень метазнаний, состоит из архитектурных спецификаций, называемых эталонными моделями (Reference Model). Архитектурные спецификации предназначены для структуризации спецификаций функций некоторой области.

2. Базовые спецификации, определяющие индивидуальные функции или наборы функций, вошедшие в состав эталонных моделей.

3. Локальные профили (например, OSI - профили)

4. OSE-профили (специализация поведения открытых систем

5. Полные OSE-профили (профили платформ и систем).

6. OSE-профили прикладных технологий

7. Стратегические профили (например, GOSIP).

Определения

1. Стандарт (по определению ISO). Технический стандарт или другой документ, доступный и опубликованный, коллективно разработанный или согласованный и общепринятый в интересах тех, кто им пользуется, основанный на интеграции результатов науки, технологии, опыта, способствующий повышению общественного блага и принятый организациями, признанными на национальном, региональном и международном уровне.

2. Базовый стандарт (часто именуется формальным стандартом или базовыми спецификациями). Принятый международный стандарт или Рекомендация организации ITU-T (до 1993 г. - CCITT).

3. ИТ-система (IT system). Совокупность ресурсов информационных технологий, предоставляющих сервис (услуги) на одном или большем числе интерфейсов.

4. Профиль (Profile) - набор, состоящий из одного или большего числа базовых стандартов и/или ISPs (см. ниже), содержащий указание области применимости, а также указание выбранных классов обслуживания, аттестационных наборов, опций и параметров тех базовых стандартов и ISPs, которые необходимы для выполнения конкретной (прикладной) функции.

5. ISP (International Standardized Profile - Международный стандартизованный профиль). Согласованный на международном уровне официальный документ, описывающий один или несколько профилей.

6. Таксономия (Taxonomy) - классификационная схема, применяемая для однозначной идентификации профилей или наборов профилей.

7. OSE (Open Systems Environment - Окружение открытых систем).

Полный набор интерфейсов, услуг, форматов, а также пользовательских аспектов, обеспечивающих интероперабельность и/или переносимость приложений (программ), данных, людей в рамках соответствующих спецификаций базовых стандартов и профилей информационных технологий.

1. SE-профиль. Профиль, который специфицирует все поведение ИТ-системы или часть ее поведения на одном или большем числе интерфейсов OSE.

2. OSI-профиль - конкретный профиль, составленный из базовых стандартов, соответствующих модели OSI, и/или базовых стандартов представления форматов и данных (т.е. F - профилей).

3. Переносимость (portability) - свойство системы (продукта), позволяющее с возможно меньшими накладными расходами или без таковых осуществлять перенос программного обеспечения, информации и пользователей системы с одной прикладной платформы на другую.

4. Интероперабельность (interoperability) - возможность совместного использования информации и ресурсов компонентами распределенной системы.

5. Масштабируемость (scability) - свойство системы, позволяющее ей эффективно работать в широком диапазоне параметров, определяющих технические и ресурсные характеристики системы.

6. Прикладное ПО (Aplication Software - Прикладное программное обеспечение). Программное обеспечение - специфическое для некоторого приложения и состоящее из программ, данных и документации.

7. Прикладная платформа (Aplication Platform). Набор программно-аппаратных ресурсов, необходимых для поддержки услуг, предоставляемых для выполнения прикладного ПО.

8. API-интерфейс (Application Program Interface - Интерфейс прикладной программы). Интерфейс между прикладным ПО и прикладной платформой, через который обеспечиваются все услуги.

9. CSI-интерфейс (Communication Services Interface - Интерфейс коммуникационных услуг). Граница, через которую обеспечивается доступ к услугам, реализующим взаимодействие между внутренними объектами ПО и внешними объектами прикладной платформы.

10. HCI-интерфейс (Human/Computer Interface - Человеко-машинный интерфейс). Граница, через которую имеет место физическое взаимодействие между человеком и прикладной платформой.

11. ISI-интерфейс (Information Services Interface - Интерфейс информационных услуг). Граница, через которую обеспечивается сервис внешнего хранилища данных

Лекция по техническим средствам информатизации №2.

Тема: Классификация технических средств информатизации их общая характеристика.

Содержание темы: Классификация технических средств информатизации их общая характеристика.

Общие требования, предъявляемые к современным компьютерам

Общие требования, предъявляемые к современным компьютерам

Отношение стоимость/производительность

Надежность и отказоустойчивость

Масштабируемость

Совместимость и мобильность программного обеспечения

Отношение стоимость/производительность

Появление любого нового направления в вычислительной технике определяется требованиями компьютерного рынка. Поэтому у разработчиков компьютеров нет одной единственной цели. Большая универсальная вычислительная машина (мейнфрейм) или суперкомпьютер стоят дорого. Для достижения поставленных целей при проектировании высокопроизводительных конструкций приходится игнорировать стоимостные характеристики. Суперкомпьютеры фирмы Cray Research и высокопроизводительные мейнфреймы компании IBM относятся именно к этой категории компьютеров. Другим крайним примером может служить низкостоимостная конструкция, где производительность принесена в жертву для достижения низкой стоимости. К этому направлению относятся персональные компьютеры различных клонов IBM PC. Между этими двумя крайними направлениями находятся конструкции, основанные на отношении стоимость/ производительность, в которых разработчики находят баланс между стоимостными параметрами и производительностью. Типичными примерами такого рода компьютеров являются миникомпьютеры и рабочие станции.

Для сравнения различных компьютеров между собой обычно используются стандартные методики измерения производительности. Эти методики позволяют разработчикам и пользователям использовать полученные в результате испытаний количественные показатели для оценки тех или иных технических решений, и в конце концов именно производительность и стоимость дают пользователю рациональную основу для решения вопроса, какой компьютер выбрать.

Надежность и отказоустойчивость

Важнейшей характеристикой вычислительных систем является надежность. Повышение надежности основано на принципе предотвращения неисправностей путем снижения интенсивности отказов и сбоев за счет применения электронных схем и компонентов с высокой и сверхвысокой степенью интеграции, снижения уровня помех, облегченных режимов работы схем, обеспечение тепловых режимов их работы, а также за счет совершенствования методов сборки аппаратуры.

Отказоустойчивость - это такое свойство вычислительной системы, которое обеспечивает ей, как логической машине, возможность продолжения действий, заданных программой, после возникновения неисправностей. Введение отказоустойчивости требует избыточного аппаратного и программного обеспечения. Направления, связанные с предотвращением неисправностей и с отказоустойчивостью, - основные в проблеме надежности. Концепции параллельности и отказоустойчивости вычислительных систем естественным образом связаны между собой, поскольку в обоих случаях требуются дополнительные функциональные компоненты. Поэтому, собственно, на параллельных вычислительных системах достигается как наиболее высокая производительность, так и, во многих случаях, очень высокая надежность. Имеющиеся ресурсы избыточности в параллельных системах могут гибко использоваться как для повышения производительности, так и для повышения надежности. Структура многопроцессорных и многомашинных систем приспособлена к автоматической реконфигурации и обеспечивает возможность продолжения работы системы после возникновения неисправностей.

Следует помнить, что понятие надежности включает не только аппаратные средства, но и программное обеспечение. Главной целью повышения надежности систем является целостность хранимых в них данных.

Масштабируемость

Масштабируемость представляет собой возможность наращивания числа и мощности процессоров, объемов оперативной и внешней памяти и других ресурсов вычислительной системы. Масштабируемость должна обеспечиваться архитектурой и конструкцией компьютера, а также соответствующими средствами программного обеспечения.

Добавление каждого нового процессора в действительно масштабируемой системе должно давать прогнозируемое увеличение производительности и пропускной способности при приемлемых затратах. Одной из основных задач при построении масштабируемых систем является минимизация стоимости расширения компьютера и упрощение планирования. В идеале добавление процессоров к системе должно приводить к линейному росту ее производительности. Однако это не всегда так. Потери производительности могут возникать, например, при недостаточной пропускной способности шин из-за возрастания трафика между процессорами и основной памятью, а также между памятью и устройствами ввода/вывода. В действительности реальное увеличение производительности трудно оценить заранее, поскольку оно в значительной степени зависит от динамики поведения прикладных задач.

Возможность масштабирования системы определяется не только архитектурой аппаратных средств, но зависит от заложенных свойств программного обеспечения. Масштабируемость программного обеспечения затрагивает все его уровни от простых механизмов передачи сообщений до работы с такими сложными объектами как мониторы транзакций и вся среда прикладной системы. В частности, программное обеспечение должно минимизировать трафик межпроцессорного обмена, который может препятствовать линейному росту производительности системы. Аппаратные средства (процессоры, шины и устройства ввода/вывода) являются только частью масштабируемой архитектуры, на которой программное обеспечение может обеспечить предсказуемый рост производительности. Важно понимать, что простой переход, например, на более мощный процессор может привести к перегрузке других компонентов системы. Это означает, что действительно масштабируемая система должна быть сбалансирована по всем параметрам.

Совместимость и мобильность программного обеспечения

Концепция программной совместимости впервые в широких масштабах была применена разработчиками системы IBM/360. Основная задача при проектировании всего ряда моделей этой системы заключалась в создании такой архитектуры, которая была бы одинаковой с точки зрения пользователя для всех моделей системы независимо от цены и производительности каждой из них. Огромные преимущества такого подхода, позволяющего сохранять существующий задел программного обеспечения при переходе на новые (как правило, более производительные) модели были быстро оценены как производителями компьютеров, так и пользователями и начиная с этого времени практически все фирмы-поставщики компьютерного оборудования взяли на вооружение эти принципы, поставляя серии совместимых компьютеров. Следует заметить однако, что со временем даже самая передовая архитектура неизбежно устаревает и возникает потребность внесения радикальных изменений архитектуру и способы организации вычислительных систем.

В настоящее время одним из наиболее важных факторов, определяющих современные тенденции в развитии информационных технологий, является ориентация компаний-поставщиков компьютерного оборудования на рынок прикладных программных средств. Это объясняется прежде всего тем, что для конечного пользователя в конце концов важно программное обеспечение, позволяющее решить его задачи, а не выбор той или иной аппаратной платформы. Переход от однородных сетей программно совместимых компьютеров к построению неоднородных сетей, включающих компьютеры разных фирм-производителей, в корне изменил и точку зрения на саму сеть: из сравнительно простого средства обмена информацией она превратилась в средство интеграции отдельных ресурсов - мощную распределенную вычислительную систему, каждый элемент которой (сервер или рабочая станция) лучше всего соответствует требованиям конкретной прикладной задачи.

Этот переход выдвинул ряд новых требований. Прежде всего такая вычислительная среда должна позволять гибко менять количество и состав аппаратных средств и программного обеспечения в соответствии с меняющимися требованиями решаемых задач. Во-вторых, она должна обеспечивать возможность запуска одних и тех же программных систем на различных аппаратных платформах, т.е. обеспечивать мобильность программного обеспечения. В третьих, эта среда должна гарантировать возможность применения одних и тех же человеко-машинных интерфейсов на всех компьютерах, входящих в неоднородную сеть. В условиях жесткой конкуренции производителей аппаратных платформ и программного обеспечения сформировалась концепция открытых систем, представляющая собой совокупность стандартов на различные компоненты вычислительной среды, предназначенных для обеспечения мобильности программных средств в рамках неоднородной, распределенной вычислительной системы.

Одним из вариантов моделей открытой среды является модель OSE (Open System Environment), предложенная комитетом IEEE POSIX. На основе этой модели национальный институт стандартов и технологии США выпустил документ "Application Portability Profile (APP). The U.S. Government's Open System Environment Profile OSE/1 Version 2.0", который определяет рекомендуемые для федеральных учреждений США спецификации в области информационных технологий, обеспечивающие мобильность системного и прикладного программного обеспечения. Все ведущие производители компьютеров и программного обеспечения в США в настоящее время придерживаются требований этого документа.

Лекция по техническим средствам информатизации №3.

Тема: Классификация современных компьютеров и их технические характеристики.

Содержание темы: Назначение технических средств информатизации в офисных и полиграфических приложениях. Связь требуемых характеристик технических средств с выполняемыми задачами. Основные типы современных ЭВМ. Минимальный состав ПЭВМ и дополнительные устройства. Классификация компьютеров в зависимости от решаемых задач: компьютеры для задач моделирования и САПР, Windows-машины, компьютеры для дома и офиса SONO (Small Office, Home Office), технико-экономические показатели компьютеров.

МикроЭВМ (персональные компьютеры), подразделяются на следующие типы: ППЭВМ – профессиональные персональные компьютеры (мощные, дорогостоящие персоналки, применяемые для создания АРМов, т. е. автоматизированных рабочих мест);ПЭВМ – персональные ЭВМ, используемые обычно в быту и обучении.

В настоящее время в мире сложилась следующая технологическая структура ИОД (распределение по сферам производства и сбыта): – базовые комплексы больших ЭВМ (без дополнительной оперативной памяти и ВЗУ);– минимальная конфигурация мини ЭВМ и микроЭВМ (без дополнительных ВЗУ);– периферия, т. е. дополнительное ОЗУ, ВЗУ; – носители информации (диски, ленты, бумага); – сервис и программирование.

Спецификация определяет следующие основные типы компьютеров.

Consumer PC (пользовательский компьютер).

Предназначен для работы вне локальной сети, в составе публичных сетей типа Internet. Данный тип компьютера при установке соответствующего программного обеспечения может использоваться как обучающе-игровой, а также для работы малого/домашнего офиса (сектор SOHO - Small Office/Home Office). Компьютер должен поставляться подготовленным для подключения к Internet через модем или другое устройство. Для поддержки мультимедиа-приложений графическая подсистема этого типа ПК должна обладать большими возможностями, чем у Office PC. Рекомендуется наличие Device Bay - устройства, позволяющего заменять периферию, не вскрывая корпус и не перезагружая компьютер. Технология разработана совместно Compaq, Intel и Microsoft. Требования для этого типа следующие. Системные требования 300 MHz процессор, 128К КЭШа L2, 32 МВ RAM. Должен удовлетворять PC 99 basic minimum (поддержка стандарта ACPI 1.0 (Advanced Configuration and Power management Interface), включая поддержку режима OnNow).64 МВ RAM. Шины 2 порта USB, отсутствие карт и слотов ISA IEEE 1394, Device Bay,устройства ввода/вывода Должен удовлетворять PC 99 basic minimum (клавиатура, pointing device, параллельный и последовательный разъемы) Устройства, использующие USB, IrDA-совместимые инфракрасные устройства. Видеоподсистема должна удовлетворять PC 99 basic minimum (640х480х[8, 15 или 16, 24 или 32] bpp; 800x600x[8, 15 или 16, 24 или 32] bpp; 1024x768x[8, 15 или 16] bpp; при частоте обновления по крайней мере 75Hz) + аппаратная 3D-акселерация. AGP; устройства ввода аналогового видеоизображения и видео захвата. Аналоговый TV-тюнер; телевизионный выход, звуковая подсистема PC 99 Audio (в спецификации этому посвящена целая глава, кому интересно – прочитайте); Digital ready; поддержка синтеза звуков (music synthesis). Устройства хранения информации Должен удовлетворять PC 99 basic minimum (поддержка bus mastering, UltraDMA и еще кое-что) + CD или DVD drive В качестве host controller для второго устройства (secondary storage) желательно использовать IEEE 1394. Коммуникационное оборудование Внутренний 56 Kbps V.90 факс-модем Устройства для подключения к высокоскоростным публичным сетям

Office PC (офисный компьютер)

Главное отличие от Consumer PC - минимизация TCO (Total Cost of Ownership - общая цена владения), включая поддержку перезаписываемых (upgradable) BIOS и удаленной загрузки. Компьютеры данного типа могут работать в составе локальной сети, поэтому поставляются с сетевыми адаптерами. Требования для этого типа следующие. Системные требования 300 MHz процессор, 128К КЭШа L2, 64 МВ RAM; должен удовлетворять PC 99 basic minimum, включая поддержку режима OnNow и Manageability Baseline. Шины 2 порта USB, отсутствие карт и слотов ISA IEEE 1394, Device Bay Устройства ввода/вывода Должен удовлетворять PC 99 basic minimum Устройства, использующие USB; IrDA-совместимые инфракрасные устройства; SmartCard. Видеоподсистема Должен удовлетворять PC 99 basic minimum аппаратная 3D-акселерация; DVD-Video и MPEG2 проигрыватели. Звуковая подсистема PC 99 Audio. Устройства хранения информации Должен удовлетворять PC 99 basic minimum + CD или DVD drive В качестве host controller для второго устройства (secondary storage) желательно использовать IEEE 1394 Коммуникационное оборудование сетевой адаптер с драйвером NDIS (Network Driver Interface Specification) 5.0 и поддержкой удаленной установки системы Внутренний 56 Kbps V.90 факс-модем или другие устройства для подключения к публичным сетям

Mobile PC (мобильный компьютер)

Основные направления совершенствования - снижение веса и увеличение продолжительности работы от батарей. Требования для этого типа следующие. Системные требования 233 MHz процессор, 128К КЭШа L2, 32 МВ RAM, Smart Battery или батарея, поддерживающая ACPI Control metod. Должен удовлетворять PC 99 basic minimum, включая поддержку режима OnNow и Manageability Baseline (в случае предустановки Windows NT). 64 MB RAM для Windows NT. Шины 1 порт USB, CardBus отсутствие карт и слотов ISA IEEE 1394; Device Bay; Zoomed Video на CardBus; поддержка "горячей" установки устройств без перезагрузки системы. Устройства ввода/вывода Должен удовлетворять PC 99 basic minimum Устройства, использующие USB; IrDA-совместимые инфракрасные устройства. Видеоподсистема 800х600х16bpp при 60 Hz AGP (frame AGP); DVD-Video проигрыватель; телевизионный выход, звуковая подсистема PC 99 Audio. Устройства хранения информации Должен удовлетворять PC 99 basic minimum CD или DVD drive. Коммуникационное оборудование Внутренний модем V.34 (или хотя бы слот CardBus) Поддержка других методов подсоединения к сети и удаленной установки системы.

Workstation PC (рабочая станция)

Компьютеры данного типа превосходят по своим возможностям Office PC и предназначены для критичных к ресурсам задач, требующих интенсивных вычислений (CAD/CAM, финансовые приложения, разработка программного обеспечения и т.п.). Требования для этого типа следующие. Системные требования RISC или 400 MHz процессор, 512К КЭШа L2, 128 МВ RAM, ECC. Должен удовлетворять PC 99 basic minimum, включая поддержку режима OnNow и Manageability Baseline, многопроцессорность; должна быть возможность расширения памяти до 1 GB (рекомендуется 2 GB). Шины 2 порта USB, поддержка APIC (Advanced Programmable Interrupt Controller), отсутствие карт и слотов ISA IEEE 1394; Device Bay. Устройства ввода/вывода Должен удовлетворять PC 99 basic minimum Устройства, использующие USB; IrDA-совместимые инфракрасные устройства; SmartCard. Видеоподсистема. При работе с приложениями, активно использующими графику – 4 МВ видеопамяти и аппаратное 3D-ускорение 1280х1024х24 bpp; RGB-mode растеризация в режиме 32 bpp. Звуковая подсистема PC 99 Audio. Устройства хранения информации Должен удовлетворять PC 99 basic minimum + CD или DVD drive SCSI-контроллер; несколько жестких дисков. Коммуникационное оборудование сетевой адаптер с драйвером NDIS 5.0 и поддержкой удаленной установки системы Высокоскоростное dial-up подключение с драйвером NDIS 5.0. Entertainment PC (игровые или развлекательные компьютеры). Для чего предназначены - понятно. Уметь должны многое. Основные требования следующие. Высокопроизводительная 2D/3D графика, полноэкранный MPEG2 для показа DVD-фильмов и DTV (Digital Television). Возможность подключения к дисплеям с большим размером экрана, включая стандартные телевизоры. Hi-Fi аудио-подсистема, сравнимая по качеству с музыкальным центром. Поддержка новых типов сигналов, таких как аналоговое и цифровое телевидение, поступающих через обычную или спутниковую антенну либо кабель. Поддержка подключения других устройств (камкодеры, видеомагнитофоны и т.д.) через USB или IEEE 1394. Расширенный диапазон устройств ввода, включая дистанционное управление, игровые устройства и т. д. Системные требования 300 MHz процессор, 128К КЭШа L2, 64 МВ RAM Должен удовлетворять PC 99 basic minimum, включая поддержку режима OnNow Шины 2 порта USB, отсутствие карт и слотов ISA три порта IEEE 1394, один из них – легкодоступный Device Bay, Устройства ввода/вывода Должен удовлетворять PC 99 basic minimum Устройства, использующие USB; IrDA-совместимые инфракрасные устройства; все устройства ввода – USB HID (Human Interface Device)-совместимые. Видеоподсистема Аппаратная 3D-акселерация с дополнительными требованиями к производительности; DVD-Video и MPEG2 проигрыватели. Цветной монитор с большим размером экрана; телевизионный выход; поддержка digital broadcast или спутникового телевидения; устройства ввода аналогового видеоизображения и видео захвата; аналоговый TV-тюнер; поддержка DTV, звуковая подсистема PC 99 Audio Digital ready; поддержка синтеза звука. Устройства хранения информации Должен удовлетворять PC 99 basic minimum + DVD drive и DVD-Video проигрыватель В качестве host controller для второго устройства (secondary storage) желательно использовать IEEE 1394. Коммуникационное оборудование Внутренний 56 Kbps V.90 факс-модем Высокоскоростное dial-up подключение с драйвером NDIS 5.0.

САПР (система автоматизированного проектирования) необходимо рассматривать как неразрывную связку "пользователи - технические средства - ПО проектирования". Руководствуясь этим принципом основные классификационные характеристики систем разбиты на следующие группы:

Общие характеристики, определяющие взаимодействие систем АПР как единого целого; программные характеристики - разделяют системы по отдельным особенностям программных решений; технические характеристики, определяющие особенности используемых в САПР средств вычислительной техники и периферийного оборудования. Эргономические характеристики, оценивающие эффективность взаимодействия пользователя с программно-техническими средствами САПР.

По назначению систем: машиностроительные - разработка широчайшего спектра изделий: от создания аэрокосмических систем до проектирования кофеварок и кухонных комбайнов. Изделия микроэлектроники - проектирование принципиальных и монтажных схем, печатных плат, автоматическое размещение элементов изделий, автотрассировка. Электротехнические - разработка принципиальных схем и схем подключения электротехнического оборудования, его пространственная компоновка, ведение баз данных готовых изделий. Архитектурные - трехмерное проектирование архитектурно-строительных конструкций, расчет специальных конструкций типа крыш, типовые статические расчеты строительных конструкций, ведение баз данных стандартных элементов, планирование территорий под строительство. Оборудование промышленных установок и сооружений - создание принципиальных схем установок, пространственная разводка трубопроводов и кабельных трасс, проектирование систем отопления, водоснабжения, канализации, электроснабжения, вентиляции и кондиционирования, ведение баз данных оборудования, трубопроводной арматуры, готовых электротехнических изделий. Геоинформационные - оцифровка данных полевой съемки, анализ геодезических сетей, построение цифровой модели рельефа, создание в векторной форме карт и планов, ведение земельного и городского кадастров, ведение электронного картографического архива.

По способу организации информационных потоков:

Индивидуальные автоматизированные рабочие места - системы подобного класса создаются на базе отдельных рабочих станций или ПК с соответствующим ПО.

Распределенная одноуровневая система - системы, объединенные в локальную сеть с несколькими рабочими станциями и/или ПК; функциональные возможности ПО в этом случае больше всего зависят от технических параметров используемых средств вычислительной техники и могут выполнять равноправные проектно-конструкторские функции; базой для создания подобной сети может послужить, например, система Pro/ENGINEER фирмы PTC, имеющая сопоставимые по цене и возможностям функциональные аналоги САПР для рабочих станций и персоналок.

Распределенная многоуровневая система - системы, объединенные в локальную сеть с одной или несколькими рабочими станциями и ПК; функциональные возможности ПО в этом случае отличаются: на высокопроизводительных рабочих станциях устанавливаются мощные и достаточно дорогие САПР, а на персоналки - их существенно более дешевые, но несколько сокращенные функциональные аналоги; в этом случае на рабочих станциях осуществляется укрупнение и сборка деталей и узлов, сконструированных на ПК; примером подобной организации работ может служить программный тандем, образованный системами Euclid и Prelude фирмы MATRA Datavision;

Интегрированная многоуровневая система - системы, предназначенные для проектирования и подготовки производства сложных изделий, как правило, имеют и достаточно сложную внутреннюю иерархию информпотоков, наложенную на запутанную структуру технических и программных средств; современные высокоуровневые САПР имеют все средства для организации параллельно-агрегатного инжиниринга, позволяющего управлять работой как отдельных исполнителей, работающих в рамках одного проекта, так и работой целых конструкторских отделов, решающих совершенно разные задачи;

Интегрированная система управления предприятием - системы, управляющие всем комплексом задач функционирования предприятия как единого целого. САПР/АСТПП в этом случае входят как отдельные структурные элементы автоматизированной системы управления предприятием.

По специализации программных средств:

Узкоспециализированные утилиты - предназначены для выполнения 1-й локальной функции системы, например, быстрого просмотра файлов моделей и чертежей или для преобразования файлов из формата 1-й системы в формат другой;

Специализированные системы - позволяют автоматизировать комплекс задач, связанных с 1-й достаточно узкой областью проектирования или подготовки производства; в качестве примера можно привести системы гибки листовых деталей, проектирования оснастки для холодной штамповки, подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ, контрольно-измерительных систем и т.д.

Универсальные системы - позволяют создавать изделия самого широкого профиля; большинство машиностроительных САПР можно отнести именно к универсальным системам.

Комплексные системы - предназначены для решения проблем проектирования и подготовки производства специальных высокосложных изделий; например, специализированные судостроительные системы типа Tribon фирмы Kockums Computer Systems или FORAN фирмы Senermar позволяют автоматизировать практически весь цикл проектирования судна: от определения формы корпуса судна, его основных размеров и расположения основных отсеков и помещений до создания рабочих чертежей блоков и секций корпуса, многочисленных трубопроводных систем, кабельных трасс, а также подготовки управляющих программ для тепловой резки деталей.

Технические характеристики

По используемым средствам вычислительной техники: персональные компьютеры на базе процессоров Intel Pentium; рабочие станции на базе разнообразных архитектур (RISC, SPARC, MIPS, PowerPC, Pentium Pro и т.д.) различных производителей SUN, Silicon Graphics, Digital, Hewlett-Packard, IBM и др.); мини-ЭВМ (DEC VAX, CM); мэйнфреймы (IBM 360/370, ЕC). По способу объединения технических средств: автономные рабочие станции; многотерминальные ЭВМ; одно-ранговая локальная сеть; локальная сеть с выделенным сервером; гетерогенная сеть со сложной структурой.

По используемым техническим средствам и периферийному оборудованию САПР: САПР минимальной конфигурации - монитор 14-15 дюймов, устройства ввода данных и позиционирования курсора (клавиатура, мышь), устройства вывода информации (матричный, струйный или лазерный (светодиодный) принтеры формата А4; карандашный, перьевой или струйный плоттер формата А1), устройства хранения информации (стример для резервного копирования данных). Технически развитые САПР - один или несколько мониторов от 17 дюймов и выше, устройства ввода данных и позиционирования курсора (клавиатура, мышь); дигитайзер (цифровой планшет) формата А0; сканер формата А1-А0; устройства вывода информации (струйный или лазерный (светодиодный) принтер формата А3-А4; один или несколько плоттеров формата А1-А0 (перьевой рулонный, струйный, лазерный или светодиодный)); устройства хранения информации (магнитооптические диски, RAID массивы, сменные ZIP-диски, перезаписываемые оптические диски).

Классификация компьютеров по областям применения

· Классификация компьютеров по областям применения

· Персональные компьютеры и рабочие станции

· X-терминалы

· Серверы

· Мейнфреймы

· Кластерные архитектуры

Персональные компьютеры и рабочие станции

Персональные компьютеры (ПК) появились в результате эволюции миникомпьютеров при переходе элементной базы машин с малой и средней степенью интеграции на большие и сверхбольшие интегральные схемы. ПК, благодаря своей низкой стоимости, очень быстро завоевали хорошие позиции на компьютерном рынке и создали предпосылки для разработки новых программных средств, ориентированных на конечного пользователя. Это прежде всего - "дружественные пользовательские интерфейсы", а также проблемно-ориентированные среды и инструментальные средства для автоматизации разработки прикладных программ.

Миникомпьютеры стали прародителями и другого направления развития современных систем - 32-разрядных машин. Создание RISC-процессоров и микросхем памяти емкостью более 1 Мбит привело к окончательному оформлению настольных систем высокой производительности, которые сегодня известны как рабочие станции. Первоначальная ориентация рабочих станций на профессиональных пользователей (в отличие от ПК, которые в начале ориентировались на самого широкого потребителя непрофессионала) привела к тому, что рабочие станции - это хорошо сбалансированные системы, в которых высокое быстродействие сочетается с большим объемом оперативной и внешней памяти, высокопроизводительными внутренними магистралями, высококачественной и быстродействующей графической подсистемой и разнообразными устройствами ввода/вывода. Это свойство выгодно отличает рабочие станции среднего и высокого класса от ПК и сегодня. Даже наиболее мощные IBM PC совместимые ПК не в состоянии удовлетворить возрастающие потребности систем обработки из-за наличия в их архитектуре ряда "узких мест".

Тем не менее быстрый рост производительности ПК на базе новейших микропроцессоров Intel в сочетании с резким снижением цен на эти изделия и развитием технологии локальных шин (VESA и PCI), позволяющей устранить многие "узкие места" в архитектуре ПК, делают современные персональные компьютеры весьма привлекательной альтернативой рабочим станциям. В свою очередь производители рабочих станций создали изделия так называемого "начального уровня", которые по стоимостным характеристикам близки к высокопроизводительным ПК, но все еще сохраняют лидерство по производительности и возможностям наращивания. Насколько успешно удаться ПК на базе процессоров 486 и Pentium бороться против рабочих станций UNIX, покажет будущее, но уже в настоящее время появилось понятие "персональной рабочей станции", которое объединяет оба направления.

Современный рынок "персональных рабочих станций" не просто определить. По сути он представляет собой совокупность архитектурных платформ персональных компьютеров и рабочих станций, которые появились в настоящее время, поскольку поставщики компьютерного оборудования уделяют все большее внимание рынку продуктов для коммерции и бизнеса. Этот рынок традиционно считался вотчиной миникомпьютеров и мейнфреймов, которые поддерживали работу настольных терминалов с ограниченным интеллектом. В прошлом персональные компьютеры не были достаточно мощными и не располагали достаточными функциональными возможностями, чтобы служить адекватной заменой подключенных к главной машине терминалов. С другой стороны, рабочие станции на платформе UNIX были очень сильны в научном, техническом и инженерном секторах и были почти также неудобны, как и ПК для того чтобы выполнять серьезные офисные приложения. С тех пор ситуация изменилась коренным образом. Персональные компьютеры в настоящее время имеют достаточную производительность, а рабочие станции на базе UNIX имеют программное обеспечение, способное выполнять большинство функций, которые стали ассоциироваться с понятием "персональной рабочей станции". Вероятно оба этих направления могут серьезно рассматриваться в качестве сетевого ресурса для систем масштаба предприятия. В результате этих изменений практически ушли со сцены старомодные миникомпьютеры с их патентованной архитектурой и использованием присоединяемых к главной машине терминалов. По мере продолжения процесса разукрупнения (downsizing) и увеличения производительности платформы Intel наиболее мощные ПК (но все же чаще открытые системы на базе UNIX) стали использоваться в качестве серверов, постепенно заменяя миникомпьютеры.

Среди других факторов, способствующих этому процессу, следует выделить:

· Применение ПК стало более разнообразным. Помимо обычных для этого класса систем текстовых процессоров, даже средний пользователь ПК может теперь работать сразу с несколькими прикладными пакетами, включая электронные таблицы, базы данных и высококачественную графику.

· Адаптация графических пользовательских интерфейсов существенно увеличила требования пользователей ПК к соотношению производительность/стоимость. И хотя оболочка MS Windows может работать на моделях ПК 386SX с 2 Мбайтами оперативной памяти, реальные пользователи хотели бы использовать все преимущества подобных систем, включая возможность комбинирования и эффективного использования различных пакетов.

· Широкое распространение систем мультимедиа прямо зависит от возможности использования высокопроизводительных ПК и рабочих станций с адекватными аудио- и графическими средствами, и объемами оперативной и внешней памяти.

· Слишком высокая стоимость мейнфреймов и даже систем среднего класса помогла сместить многие разработки в область распределенных систем и систем клиент-сервер, которые многим представляются вполне оправданной по экономическим соображениям альтернативой. Эти системы прямо базируются на высоконадежных и мощных рабочих станциях и серверах.

В начале представлялось, что необходимость сосредоточения высок

Дата добавления: 2014-10-17