Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет автомеханический
Кафедра «Автомобили и автомобильное хозяйство»
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
по дисциплине
Информационные технологии в экономике
специальность
080502
экономика и управление на предприятии транспорта
Москва, 2009
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ
ГЛАВА
1. Понятие информации и информационных технологий
1.1. Определение информации
1.2. Понятие информационной технологии
1.3. Этапы развития информационных технологий
1.4. Составляющие информационной технологии
1.5. Инструментарий информационной технологии
1.6. Информационная технология обработки данных
1.7. Информационные технологии управления
ГЛАВА
2.Технологические процессы обработки информации в информационных технологиях
2.1. Характеристика основных этапов технологического процесса
2.2. Технологические операции сбора, передачи, хранения, контроля и обработки данных
2.3. Этапы разработки технологических процессов
2.4. Параметры технологического процесса
2.5. Критерии качества технологических процессов
2.6. Критерии оптимизации информационных технологий
2.7. Средства проектирования технологических процессов
Вопросы для самопроверки
ГЛАВА
3. Обработка текстовой информации
3.1. Информационные технологии для работы с текстовой информацией
3.2. Программный пакет MICROSOFT OFFICE
3.3. MICROSOFT ACCESS
3.4. Реляционные базы данных
3.5. Объектно-реляционные методы
3.6. Объектно-ориентированные базы данных
3.7. Стандарты объектных баз данных
Вопросы для самопроверки
ГЛАВА
4. Информационные технологии для обработки числовой информации
4.1. Табличный процессор MICROSOFT EXCEL
4.2. Особенности работы в MICROSOFT EXCEL
4.3. Статистические пакеты
4.4. Математические пакеты
Вопросы для самопроверки
ГЛАВА
5. Технология обработки графической информации
5.1. Средства обработки графической информации
5.2. Форматы графических файлов
5.3. Основные инструменты графических редакторов. Векторный графический редактор PAINT
5.4. Векторный графический редактор Pictor
5.5. Векторный графический редактор De Luxe
5.6. Растровый графический редактор Adobe Photoshop
5.7. Возможности обработки текстов в графическом редакторе Corel Draw.68 5.8. Основные понятия трехмерной графики
5.9. Программные средства обработки трехмерной графики
5.10. 3D графика и анимация на примере прикладного пакета 3D Studio MAX 2
Вопросы для самопроверки
ГЛАВА
6. Информационные технологии в локальных и корпоративных
компьютерных сетях
6.1. Назначение и классификация компьютерных сетях
6.2. Типы сетей
6.3. Топология сетей
6.4. Распределенная обработка данных. Технология «клиент-Сервер»
6.5. Информационные хранилища
Вопросы для самопроверки
ГЛАВА
7. Информационные технологии в глобальных сетях
7.1. История развития глобальной сети Internet
7.2. Способы доступа к Internet
7.3. Сетевые протоколы
7.4. Сервисы Internet
7.5. Особенности архитектуры протоколов TCP/IP
7.6. Информационные ресурсы Internet
7.7. Применение гипертекстовых технологий в глобальных сетях
7.8. Технология мультимедиа
7.9. Видеоконференции в Internet Вопросы для самопроверки
ГЛОССАРИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРЕДИСЛОВИЕ
Современный этап развития человеческого общества характеризуется переходом к всеобщей информатизации, внедрению компьютеризации и информационных технологий во все сферы и области отраслей науки и техники. В связи с этим решение проблем использования современных, перспективных методов и средств обработки информации в практической деятельности приобретает первостепенное значение. Под влиянием новых информационных технологий (ИТ) происходят коренные изменения в производственных и управленческих процессах.
Сфера применения современных автоматизированных информационных технологий и средств коммуникации весьма обширна: начиная с обеспечения выполнения рутинных операций по формированию документов и организации служебной переписки и заканчивая системным анализом, поддержкой принятия управленческих решений, автоматизацией проектирования сложных корпоративных систем и т. д.
Средства вычислительной техники, массовой информации, коммуникации позволяют различным организациям, предприятиям, учреждениям, отдельным специалистам получать достоверную, полную и своевременную информацию, необходимую для выработки и принятия оптимальных управленческих решений. При этом динамическое развитие информационных технологий на первое место выдвигает адаптацию специалистов различных областей деятельности к процессам управления как к наиболее конструктивной сфере применения автоматизированных ИТ.
В этой связи изучение курса «Информационные технологии в экономике» является важнейшей составляющей подготовки высококвалифицированных специалистов, владеющих знаниями по внедрению и использованию современных средств вычислительной техники, интеграции информатизации в производственные и управленческие процессы.
Учебное пособие «Информационные технологии» выполнено на основе исследований зарубежного и отечественного научного опыта по организации и функционированию современных автоматизированных ИТ. Для эффективного представления материала в учебном пособии выполнена его систематизация в удобной и приемлемой для усвоения форме в соответствии с имеющимися учебными программами. В курсе обобщены известные основные положения информатики, информационных систем, проектирования информационных технологий и др., предусмотренные Государственным образовательным стандартом подготовки специалистов.
Методическими особенностями учебного пособия являются комплексный подход к изучению проблем организации и внедрения информационных технологий на техническом объекте, использования локальных и глобальных сетевых технологий, открытых систем, защиты информации, распределенных информационных технологий и т. д. В учебном пособии использован большой библиографический аппарат, представлены исторические справки, вопросы для самопроверки и практические задания для лучшего восприятия и закрепления основных теоретических понятий курса.
Материал имеет четкую структуризацию. Выделены основные определения, схематично представлены классификационные признаки базовых понятий курса. Главы учебного пособия иллюстрированы схемами и таблицами, в которых сгруппированы основные изучаемые теоретические положения, что организует процесс эффективного восприятия основных вопросов изучаемого предмета.
Для каждой главы приведены тестовые задания по теме изучаемого вопроса. В конце каждой главы приведены вопросы, которые необходимо усвоить из представленного материала, что позволяет обучающемуся систематизировать проработанный материал и проверить в целом глубину его усвоения.
В учебном пособии представлен глоссарий основных понятий, использованных в курсе, обращение к которому будет способствовать лучшему пониманию материала. В целом учебное пособие построено таким образом, чтобы дать читателям всестороннее представление о современных особенностях организации информационных технологий на предприятиях, в организациях или учреждениях различных областей современной науки и техники.
ГЛАВА 1. ПОНЯТИЕ ИНФОРМАЦИИ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
1.1 Определение информации
Информация есть обозначение некоторой формы связей или зависимостей объектов, явлений, процессов, относящихся к определенному классу закономерностей материального мира, и его отражение в человеческом сознании.
Информация характеризуется определенными свойствами, зависящими как от данных, так и от методов работы с ними. Наиболее важные из этих свойств:
- информация предоставляет новые сведения об окружающем мире, отсутствующие до ее получения;
- информация не материальна, несмотря на то, что она проявляется в форме знаков и сигналов на материальных носителях;
- знаки и сигналы могут предоставить информацию только для получателя, способного их воспринять и распознать;
- информация неотрывна от физического носителя, но в то же время не связана ни с конкретным носителем, ни с конкретным языком;
- информация дискретна – она состоит из отдельных фактических данных, передающихся в виде отдельных сообщений;
- в то же время информация непрерывна – она накапливается и развивается поступательно. Показателями качества информации являются следующие характеристики:
- репрезентативность – правильность отбора и формирования информации для адекватного отражения передаваемого явления;
- содержательность – семантическая емкость информации, равная отношению количества семантической информации в сообщении к объему обрабатываемых данных;
- достаточность – содержательная полнота сообщаемого набора показателей для принятия решения;
- доступность – удобство формы представления информации для восприятия потребителем; - актуальность – степень ценности информации на момент ее использования в зависимости от срока возникновения и динамики изменения информации;
- своевременность – степень соответствия момента поступления информации назначенному моменту времени;
- точность и достоверность – близость информации к реальному состоянию описываемого объекта или явления;
- ценность – важность информации для решения конкретных задач;
- понятность – соответствие содержания информации уровню знаний потребителя;
- краткость – степень сжатости изложения сообщаемых сведений;
- устойчивость – способность информации реагировать на изменения исходных данных без нарушения необходимой точности.
1.2 Понятие информационной технологии
Слово «технология» происходит от греческого «techne», что означает искусство, мастерство, умение, и греческого слова «logos» — понятие, учение.
Первоначально слово наиболее широко употреблялось для обозначения науки или совокупностей сведений о различных физико-механических, химических и др. способах обработки сырья, полуфабрикатов, изделий. Развитие средств вычислительной техники привело к необходимости становления новой области знаний о процессах автоматизированной обработки экономической информации. На базе внедрения современной ВТ, промышленных роботов, станков с числовым программным управлением, новых технологических процессов осуществляется техническое перевооружение предприятий. Технология
– это комплекс научных и инженерных знаний, реализованных в приемах труда, наборах материальных, технических, энергетических, трудовых факторов производства, способах их соединения для создания продукта или услуги, отвечающих определенным требованиям.
Информационная технология
– это комплекс взаимосвязанных научных, технологических, инженерных дисциплин, изучающих методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации; вычислительную технику и методы организации и взаимодействия с людьми и производственным оборудованием, их практические приложения, а также связанные со всем этим социальные, экономические и культурные проблемы. Сами информационные технологии требуют сложной подготовки, больших первоначальных затрат и наукоемкой техники. Их введение должно начинаться с создания математического обеспечения, формирования информационных потоков в системах подготовки специалистов.
Целью любой информационной технологии является получение нужной информации требуемого качества на заданном носителе.
Информационные технологии состоят из трех основных компонентов:
- комплекса технических средств – вычислительной, телекоммуникационной и организационной техники;
- системы программных средств – общего (системного) и функционального (прикладного) программного обеспечения;
- системы организационно-методического обеспечения.
Система есть совокупность взаимосвязанных элементов, образующих единое целое и функционирующих совместно для достижения единой цели.
1.3 Этапы развития информационных технологий
Существует несколько точек зрения на развитие информационных технологий с использованием компьютеров, которые определяются различными признаками деления. Общим для всех изложенных ниже подходов является то, что с появлением персонального компьютера начался новый этап развития информационной технологии. Основной целью становится удовлетворение персональных информационных потребностей человека, как для профессиональной сферы, так и бытовой.
Признак деления - вид задач и процессов обработки информации
.
-1-й этап (60 - 70-е гг.) — обработка данных в вычислительных центрах в режиме коллективного пользования. Основным направлением развития информационной технологии являлась автоматизация операционных рутинных действий человека.
-2-й этап (с 80-х гг.) — создание информационных технологий, направленных на решение стратегических задач.
Признак деления — проблемы, стоящие на пути информатизации общества.
1-й этап (до конца 60-х гг.) характеризуется проблемой обработки больших объемов данных в условиях ограниченных возможностей аппаратных средств.
2-й этап (до конца 70-х гг.) связывается с распространением ЭВМ серии IBM/360. Проблема этого этапа - отставание программного обеспечения от уровня развития аппаратных средств. 3-й этап (с начала 80-х гг.) - компьютер становится инструментом непрофессионального пользователя, а информационные системы - средством поддержки принятия его решений. Проблемы - максимальное удовлетворение потребностей пользователя и создание соответствующего интерфейса работы в компьютерной среде.
4-й этап (с начала 90-х гг.) - создание современной технологии межорганизационных связей и информационных систем. Проблемы этого этапа весьма многочисленны. Наиболее существенными из них являются:
- выработка соглашений и установление стандартов, протоколов для компьютерной связи; • организация доступа к стратегической информации;
• организация защиты и безопасности информации.
Признак деления — преимущество, которое приносит компьютерная технология
. -1-й этап (с начала 60-х г.г.) характеризуется довольно эффективной обработкой информации при выполнении рутинных операций с ориентацией на централизованное коллективное использование ресурсов вычислительных центров. Основным критерием оценки эффективности создаваемых информационных систем была разница между затраченными на разработку и сэкономленными в результате внедрения средствами. Основной проблемой на этом этапе была психологическая - плохое взаимодействие пользователей, для которых создавались информационные системы, и разработчиков из-за различия их взглядов и понимания решаемых проблем. Как следствие этой проблемы, создавались системы, которые пользователи плохо воспринимали и, несмотря на их, достаточно большие возможности, не использовали в полной мере.
-2-й этап (с середины 70-х гг.) связан с появлением персональных компьютеров. Изменился подход к созданию информационных систем, ориентация смещается в сторону индивидуального пользователя для поддержки принимаемых им решений. Пользователь заинтересован в проводимой разработке, налаживается контакт с разработчиком, возникает взаимопонимание обеих групп специалистов. На этом этапе используется как централизованная обработка данных, характерная для первого этапа, так и децентрализованная, базирующаяся на решении локальных задач и работе с локальными базами данных на рабочем месте пользователя.
-3-й этап (с начала 90-х гг.) связан с понятием анализа стратегических преимуществ в бизнесе и основан на достижениях телекоммуникационной технологии распределенной обработки информации. Информационные системы имеют своей целью не просто увеличение эффективности обработки данных и помощь управленцу. Соответствующие информационные технологии должны помочь организации выстоять в конкурентной борьбе и получить преимущество.
Признак деления - виды инструментария технологии
.
-1-й этап (до второй половины XIX в.) — "ручная"
информационная технология инструментарий которой составляли: перо и чернильница, книга. Коммуникации осуществлялись ручным способом путем переправки через почту писем, пакетов, депеш. Основная цель технологии – представление информации в нужной форме.
-2-й этап (с конца XIX в.) — "механическая"
технология, инструментарий которой составляли: пишущая машинка, телефон, диктофон, оснащенная более совершенными средствами доставки, почтой. Основная цель технологии - представление информации в нужной форме более удобными средствами,
-3-й этап (40 — 60-е гг. XX в.) — "электрическая"
технология, инструментарий которой составляли: большие ЭВМ и соответствующее программное обеспечение, электрические пишущие машинки, ксероксы, портативные диктофоны.
Изменяется цель технологии. Акцент в информационной технологии начинает перемещаться с формы представления информации на формирование ее содержания.
-4-й этап (с начала 70-х гг.) — "электронная"
технология, основным инструментарием которой становятся большие ЭВМ и создаваемые на их базе автоматизированные системы управления (АСУ) и информационно-поисковые системы (ИПС), оснащенные широким спектром базовых и специализированных программных комплексов. Центр тяжести технологии еще более смещается на формирование содержательной стороны информации для управленческой среды различных сфер общественной жизни, особенно на организацию аналитической работы. Множество объективных и субъективных факторов не позволили решить стоящие перед новой концепцией информационной технологии поставленные задачи, Однако был приобретен опыт формирования содержательной стороны управленческой информации и подготовлена профессиональная, психологическая и социальная база для перехода на новый этап развитии технологии,
-5-й этап (с середины 80-х гг.) — "компьютерная"
("новая") технология, основным инструментарием которой является персональный компьютер с широким спектром стандартных программных продуктов разного назначения. На этом этапе происходит процесс персонализации АСУ, который проявляется в создании систем поддержки принятия решений определенными специалистами. Подобные системы имеют встроенные элементы анализа и интеллекта для разных уровней управления, реализуются на персональном компьютере и используют телекоммуникации. В связи с переходом на микропроцессорную базу существенным изменениям подвергаются и технические средства бытового, культурного и прочего назначений.
Начинают широко использоваться в различных областях глобальные и локальные компьютерные сети.
1.4 Составляющие информационной технологии
Используемые в производственной сфере такие технологические понятия, как норма, норматив, технологический процесс, технологическая операция и т.п., могут применяться и в информационной технологии. Прежде, чем разрабатывать эти понятия в любой технологии, в том числе и в информационной, всегда следует начинать с определения цели. Затем следует попытаться провести структурирование всех предполагаемых действий, приводящих к намеченной цели, и выбрать необходимый программный инструментарий.
Необходимо понимать, что освоение информационной технологии и дальнейшее ее использование должны свестись к тому, что нужно сначала хорошо овладеть набором элементарных операций, число которых ограничено. Из этого ограниченного числа элементарных операций в разных комбинациях составляется действие, а из действий, также в разных комбинациях, составляются операции, которые определяют тот или иной технологический этап. Совокупность технологических этапов образует технологический процесс (технологию). Он может начинаться с любого уровня и не включать, например, этапы или операции, а состоять только из действий. Для реализации этапов технологического процесса могут использоваться разные программные среды.
Информационная технология, как и любая другая, должна отвечать следующим требованиям:
• обеспечивать высокую степень расчленения всего процесса обработки информации на этапы (фазы), операции, действия;
• включать весь набор элементов, необходимых для достижения поставленной цели; иметь регулярный характер. Этапы, действия, операции технологического процесса могут быть стандартизированы и унифицированы, что позволит более эффективно осуществлять целенаправленное управление информационными процессами.
1.5 Инструментарий информационной технологии
Реализация технологического процесса материального производства осуществляется с помощью различных технических средств, к которым относятся: оборудование, станки, инструменты, конвейерные линии и т.п.
По аналогии и для информационной технологии должно быть нечто подобное. Такими техническими средствами производства информации будет являться аппаратное, программное и математическое обеспечение этого процесса. С их помощью производится переработка первичной информации в информацию нового качества. Выделим отдельно из этих средств программные продукты и назовем их инструментарием, а для большей четкости можно его конкретизировать, назвав программным инструментарием информационной технологии.
Определим это понятие:
Инструментарий информационной технологии
— один или несколько взаимосвязанных программных продуктов для определенного типа компьютера, технология работы в котором позволяет достичь поставленную пользователем цель.
В качестве инструментария можно использовать следующие распространенные виды программных продуктов для персонального компьютера: текстовый процессор (редактор), настольные издательские системы, электронные таблицы, системы управления базами данных, электронные записные книжки, электронные календари, информационные системы функционального назначения (финансовые, бухгалтерские, для маркетинга и пр.) экспертные системы и т.д.
1.6 Информационная технология обработки данных
Информационная технология обработки данных предназначена для решения хорошо структурированных задач, по которым имеются необходимые входные данные и известны алгоритмы и другие стандартные процедуры их обработки. Эта технология применяется на уровне операционной (исполнительской) деятельности персонала невысокой квалификации в целях автоматизации некоторых рутинных постоянно повторяющихся операций управленческою труда. Поэтому внедрение информационных технологий и систем на этом уровне существенно повысит производительность труда персонала, освободит его от рутинных операций, возможно, даже приведет к необходимости сокращения численности работников.
На уровне операционной деятельности решаются следующие задачи:
обработка данных об операциях, производимых фирмой; создание периодических контрольных отчетов о состоянии дел в фирме; получение ответов на всевозможные текущие запросы и оформление их в виде бумажных документов или отчетов.
Примером может послужить ежедневный отчет о поступлениях и выдачах наличных средств банком, формируемый в целях контроля баланса наличных средств, или же запрос к базе данных по кадрам, который позволит получить данные о требованиях, предъявляемых к кандидатам на занятие определенной должности.
Существует несколько особенностей, связанных с обработкой данных, отличающих данную технологию от всех прочих:
• выполнение необходимых организации задач по обработке данных. Каждой организации предписано законом иметь и хранить данные о своей деятельности, которые можно использовать как средство обеспечения и поддержания контроля в организации. Поэтому, в любой организации обязательно должна быть информационная система обработки данных и разработана соответствующая информационная технология;
• решение только хорошо структурированных задач, для которых можно разработать алгоритм;
• выполнение стандартных процедур обработки. Существующие стандарты определяют типовые процедуры обработки данных и предписывают их соблюдение организациями всех видов;
• выполнение основного объема работ в автоматическом режиме с минимальным участием человека;
• использование детализированных данных. Записи о деятельности фирмы имеют детальный (подробный) характер, допускающий проведение ревизий. В процессе ревизии деятельность фирмы проверяется хронологически от начала периода к его концу и от конца к началу; • акцент на хронологию событий;
• требование минимальной помощи в решении проблем со стороны специалистов других уровней.
Хранение данных .
Многие данные на уровне операционной деятельности необходимо сохранять для последующего использования либо здесь же, либо на другом уровне. Для их хранения создаются базы данных.
Создание отчетов (документов).
В информационной технологии обработки данных необходимо создавать документы для руководства и работников фирмы, а также для внешних партнеров. При этом документы могут создаваться как по запросу или в связи с проведенной фирмой операцией, так и периодически в конце каждого месяца, квартала или года.
1.7 Информационная технология управления
Целью информационной технологии управления является удовлетворение информационных потребностей всех без исключения сотрудников фирмы, имеющих дело с принятием решений. Она может быть полезна на любом уровне управления.
Эта технология ориентирована на работу в среде информационной системы управления и используется при худшей структурированности решаемых задач, если их сравнивать с задачами, решаемыми с помощью информационной технологии обработки данных. Информационная технология управления идеально подходит для удовлетворения сходных информационных потребностей работником различных функциональных подсистем (подразделений) или уровней управления фирмой. Поставляемая ими информация содержит сведения о прошлом, настоящем и вероятном будущем фирмы. Эта информация имеет вид регулярных или специальных управленческих отчетов.
Для принятия решений на уровне управленческого контроля информация должна быть представлена в агрегированном виде, так, чтобы просматривались тенденции изменения данных, причины возникших отклонений и возможные решения. На этом этапе решаются следующие задачи обработки данных:
• оценка планируемого состояния объекта управления;
• оценка отклонений от планируемого состояния;
• выявление причин отклонений;
• анализ возможных решений и действий.
Информационная технология управления направлена на создание различных видов отчетов. Регулярные отчеты создаются в соответствии с установленным графиком, определяющим время их создания, например месячный анализ продаж компании.
Специальные отчеты создаются по запросам управленцев или когда в компании произошло что-то незапланированное. И те, и другие виды отчетов могут иметь форму суммирующих, сравнительных и чрезвычайных отчетов.
В суммирующих отчетах данные объединены в отдельные группы, отсортированы и представлены в виде промежуточных и окончательных итогов по отдельным полям. Сравнительные отчеты содержат данные, полученные из различных источников или классифицированные по различным признакам и используемые для целей сравнения.
Чрезвычайные отчеты содержат данные исключительного (чрезвычайного) характера.
Использование отчетов для поддержки управления оказывается особенно эффективным при реализации так называемого управления по отклонениям. Управление по отклонениям предполагает, что главным содержанием, получаемых менеджером данных, должны являться отклонения состояния хозяйственной деятельности фирмы от некоторых установленных стандартов (например, от ее запланированного состояния). При использовании в организации принципов управления по отклонениям к создаваемым отчетам предъявляются следующие требования:
• отчет должен создаваться только тогда, когда отклонение произошло;
• сведения в отчете должны быть отсортированы по значению критического для данного отклонения показателя;
• все отклонения желательно показать вместе, чтобы менеджер мог уловить существующую между ними связь;
• в отчете необходимо показать количественное отклонение от нормы.
Основные компоненты
Входная информация поступает из систем операционного уровня. Выходная информация формируется в виде управленческих отчетов в удобном для принятия решения виде. Содержимое базы данных при помощи соответствующего программного обеспечения преобразуется в периодические и специальные отчеты, поступающие к специалистам, участвующим в принятии решений в организации. База данных, используемая для получения указанной информации, должна состоять из двух элементов:
1) данных, накапливаемых на основе оценки операций, проводимых фирмой;
2) планов, стандартов, бюджетов и других нормативных документов, определяющих планируемое состояние объекта управления (подразделения фирмы).
ГЛАВА 2. Технологические процессы обработки информации в информационных технологиях
2.1 Характеристика основных этапов технологического процесса
В процессах автоматизированной обработки информации в качестве объекта, подвергающегося преобразованиям, выступают различного рода данные, которые характеризуют те или иные явления. Такие процессы именуются технологическими процессами и представляют собой комплекс взаимосвязанных операций, протекающих в установленной последовательности. Или, более детально, это процесс преобразования исходной информации в выходную с использованием технических средств и ресурсов.
Технологический процесс обработки информации – это совокупность операций, осуществляемых в определенной последовательности с начального момента возникновения информации до получения результатных данных.
Рациональное проектирование технологических процессов обработки данных в информационных системах ИС во многом определяет эффективное функционирование всей системы.
Весь технологический процесс можно подразделить на:
- процессы сбора и ввода исходных данных в вычислительную систему,
- процессы размещения и хранения данных в памяти системы,
- процессы обработки данных с целью получения результатов,
- процессы выдачи данных в виде, удобном для восприятия пользователем.
Технологические процессы состоят из следующих основных этапов:
- начальный или первичный — сбор исходных данных, их регистрация и передача на ВУ.
Подготовительный — прием, контроль, регистрация входной информации и перенос ее на машинный носитель.
Основной — непосредственно обработка информации.
Заключительный — контроль, выпуск и передача результатной информации, ее размножение и хранение.
2.2 Технологические операции сбора, передачи, хранения, контроля и обработки данных
В зависимости от используемых технических средств и требований к технологии обработки информации изменяется и состав операций технологического процесса. Например: информация на внешнем устройстве ВУ может поступать на магнитный носитель МН, подготовленный для ввода в ЭВМ или передаваться по каналам связи с места ее возникновения.
Операции сбора и регистрации данных осуществляются с помощью различных средств. Различают следующие способы сбора и регистрации данных:
механизированный; автоматизированный; автоматический.
1. Механизированный
— сбор и регистрация информации осуществляется непосредственно человеком с использованием простейших приборов (весы, счетчики, мерная тара, приборы учета времени и т. д.).
2. Автоматизированный
— использование машиночитаемых документов, регистрирующих автоматов, универсальных систем сбора и регистрации, обеспечивающих совмещение операций формирования первичных документов и получения машинных носителей.
3. Автоматический
— используется в основном при обработке данных в режиме реального времени. Информация с датчиков, учитывающих ход производства — выпуск продукции, затраты сырья, простои оборудования и т. д. — поступает непосредственно в ЭВМ.
Технические средства передачи данных включают:
- аппаратуру передачи данных (АПД), которая соединяет средства обработки и подготовки данных с телеграфными, телефонными и широкополосными каналами связи;
- устройства сопряжения ЭВМ с АПД, которые управляют обменом информации — мультиплексоры передачи данных.
Запись и передача информации по каналам связи в ЭВМ имеет следующие преимущества:
- упрощает процесс формирования и контроля информации;
-соблюдается принцип однократной регистрации информации в первичном документе и машинном носителе;
- обеспечивается высокая достоверность информации, поступающей в ЭВМ.
Дистанционная передача данных, основанная на использовании каналов связи, представляет собой передачу данных в виде электрических сигналов, которые могут быть непрерывными во времени и дискретными, т. е. носить прерывный во времени характер. Наиболее широко используются телеграфные и телефонные каналы связи. Электрические сигналы, передаваемые по телеграфному каналу связи, являются дискретными, а по телефонному — непрерывными.
При выборе наилучшего способа передачи информации учитываются объемные и временные параметры доставки, требования к качеству передаваемой информации, трудовые и стоимостные затраты на передачу информации.
Говоря о технологических операциях сбора, регистрации, передачи информации с помощью различных технических средств, несколько слов необходимо сказать и о сканирующих устройствах.
Ввод информации, особенно графической, с помощью клавиатуры в ЭВМ очень трудоемок. В последнее время наметились тенденции применения деловой графики — одного из основных видов информации, что требует оперативности ввода в ЭВМ и предоставления пользователям возможности формирования гибридных документов и БД, объединяющих графику с текстом. Все эти функции в ПЭВМ выполняют сканирующие устройства. Они реализуют оптический ввод информации и преобразование ее в цифровую форму с последующей обработкой.
Для ПЭВМ IBM PC разработана система PC Image/Graphix, предназначенная для сканирования различных документов и их передачи по коммуникациям. В числе документальных носителей, которые могут сканироваться камерой системы, являются: текст, штриховые чертежи, фотографии, микрофильмы. Сканирующие устройства на базе ПЭВМ применяются не только для ввода текстовой и графической информации, но и в системах контроля, обработки писем, выполнения различных учетных функций.
В целом применение подобных средств сбора информации называют технологией автоматической идентификации, т.е. идентификацией иили прямым сбором данных в микропроцессорное устройство (компьютер или программируемый контроллер) без использования клавиатуры. Автоматическая идентификация объединяет пять групп технологий, обеспечивающих решение проблемы сбора разнообразных данных:
1. Технологии штрихового кодирования ( BAR CODE TECHNOLOGIES).
2. Технологии радиочастотной идентификации (RFID – RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION TECHNOLOGIES).
3. Карточные технологии (CARD TECHNOLOGIES).
4. Технологии сбора данных (DATA COMMUNICATIONS TECHNOLOGIES).
5. Новые технологии, такие как распознавание голоса, оптическое и магнитное распознавание текста, биометрические технологии и некоторые другие.
Для указанных задач наибольшее применение нашли способы кодирования информации штриховыми кодами. Сканирование штриховых кодов для ввода информации в ПЭВМ производится с помощью миниатюрных сканеров, напоминающих карандаш. Сканер перемещается пользователем перпендикулярно группе штрихов, внутренний источник света освещает область этого набора непосредственно около наконечника сканера. Штриховые коды нашли широкое применение и в сфере торговли, и на предприятиях (в системе табельного учета: при считывании с карточки работника фактически отработанное время, регистрирует время, дату и т. д.).
В последнее время все большее внимание уделяется устройствам тактильного ввода — сенсорному экрану («сенсорный» — чувствительный). Устройства тактильного ввода широко применяются как информационно-справочные системы общего пользования и системы автоматизированного обучения. Одна из американских фирм разработала сенсорный монитор Point-1 с разрешением 1024 х 1024 точек для ПЭВМ IBM PC и др. ПЭВМ. Сенсорный экран широко применяется для фондовых бирж (например, по нему передаются сведения о последних продажных ценах на акции).
На практике существует множество вариантов (организационных форм) технологических процессов обработки данных. Это зависит от использования различных средств вычислительной и организационной техники на отдельных операциях технологического процесса.
Построение технологического процесса зависит от характера решаемых задач, круга пользователей, от используемых технических средств, от систем контроля данных и т. д.
Технологический процесс обработки информации с использованием ЭВМ включает в себя следующие операции:
1.Прием и комплектовка первичных документов — проверка полноты и качества их заполнения, комплектности и т. д.
2.Подготовка МН и контроль.
3.Ввод данных в ЭВМ.
4.Контроль, результаты которого выдаются на ПУ, терминал.
Различают визуальный и программный контроль, позволяющий отслеживать информацию на полноту ввода, нарушение структуры исходных данных, ошибки кодирования. При обнаружении ошибки производится исправление вводимых данных, корректировка и их повторный ввод.
5.Запись входной информации в исходные массивы.
6.Сортировка (если в этом есть необходимость).
7.Обработка данных.
8.Контроль и выдача результатной информации.
Собранная информация, переведенная в электронную форму, представляет собой одну из основных ценностей любой современной организации, поэтому обеспечение надежного хранения и оперативного доступа к информации для дальнейшей ее обработки являются приоритетными задачами. Процедура хранения заключается в формировании и поддержке структуры хранения данных в памяти ЭВМ.
Еще совсем недавно информация хранилась на таких машинных носителях, как перфокарты, перфоленты, магнитные ленты, магнитные диски. С развитием ВТ изменились и носители информации. Дискета (гибкий магнитный диск), которая подвергалась постоянно изменениям как внешне, так и объемом записываемой информации, на сегодняшний день уже не может отвечать требованиям пользователей. Это касается не только технической надежности носителей информации, но и объема хранимой информации. Современные информационные системы с мощными процессорами, оснащенными съемными винчестерами, CD-ROM’ами с лазерными дисками, обеспечивают более высокую скорость обработки информации и предоставляют пользователю работать с большими объемами данных, обеспечивая удобство в работе и надежность в сохранности информации.
Основными требованиями, предъявляемыми к современным структурам хранения, являются:
- независимость от программ, использующих хранимые данные,
- обеспечение полноты и минимальной избыточности данных,
- возможность актуализации данных (т.е. пополнения или изменения значений данных, записанных в базе),
- возможность извлечения данных, а также сортировки и поиска по заданным критериям.
Наиболее часто в роли структур хранения данных выступают базы или банки данных.
База данных (БД) – специально организованная совокупность взаимосвязанных данных, отражающих состояние выделенной предметной области в реальной действительности и предназначенной для совместного использования при решении задач многими пользователями.
БД представляет собой комплекс информационных, технических, программных, лингвистических и организационных средств, обеспечивающих сбор, хранение, поиск и обработку данных.
Банк данных – универсальная база данных, обслуживающая любые запросы прикладных программ вместе с соответствующим программным обеспечением.
2.3 Этапы разработки технологических процессов
Технология проектирования автоматизированной обработки информации при решении любой задачи подразделяется на четыре этапа:
-начальный;
-подготовительный; -основной;
-заключительный.
Состав и структура операций каждого из этапов технологического процесса могут быть различными в зависимости от используемых средств ВТ, средств оргсвязи и требований к технологии преобразования информации. По своему назначению технологические операции бывают вспомогательными, основными и контрольными. Вторые составляют основу и относятся к операциям внутримашинной технологии обработки данных. Это операции упорядочения, корректировки, накопления и собственно обработки.
Упорядочение — произвольно расположенные данные размещаются в определенной последовательности значений ключевых слов.
Корректировка — процесс внесения изменений в уже сформированные файлы данных, позволяющий поддержать их в актуальном для обработки состоянии.
Накопление — процесс периодического добавления данных в существующие файлы с целью формирования исходных данных за определенный интервал времени.
Обработка — выполнение всех арифметических и логических операций по преобразованию исходной информации в результатную.
Существуют различные формы внутримашинной технологии обработки информации. Наиболее распространенными формами являются обработка данных в пакетном и диалоговом режимах.
Иногда автоматизированное решение задач должно согласовываться по времени с ходом управляемых процессов. Соответственно организация обработки информации для этих нужд получила название технологии обработки данных в режиме реального времени. Важной характеристикой, определяющей область применения режима реального времени является скорость реакции системы управления на изменение состояний объекта управления.
В настоящее время прослеживается тенденция к максимальному приближению информационных и программных ресурсов к пользователю. ПЭВМ, работающие в сети, имеют существенное преимущество перед АРМ, работающими в режиме разделения времени. А, главное, средства интеллектуального интерфейса обеспечивают пользователя простыми и надежными способами решения своих профессиональных задач.
На заключительном этапе производится контроль и выпуск результатных документов.
Все этапы разработки технологических процессов (предпроектная стадия, техническое проектирование, стадия рабочего проектирования, ввода в действие, функционирование, сопровождение, модернизация) документируются.
Документирование — оформление описания выбранных вариантов построения информационной технологии с комментариями, обеспечивающими их использование в процессе эксплуатации системы. Наличие документального обоснования позволяет проверить правильность варианта.
2.4 Параметры технологического процесса
Рациональное построение и оптимизация информационных технологий возможны только на основе использования параметрической модели процесса.
Параметры — измеримые величины, характеризующие структуру процесса и его развитие. Параметры информационных технологий отражают взаимосвязанное множество характеристик процессов. Параметры элементов системы проектирования информационной технологии взаимозависимы.
Рассматривая основные характеристики технологических процессов обработки данных, используются обобщенные показатели с дальнейшей их детализацией на других уровнях анализа системы обработки данных. К таким параметрам относятся: экономический эффект от автоматизации обработки данных (ОД); капитальные затраты на средства вычислительной и организационной техники; стоимость проектирования тех. процессов ОД; ресурсы на проектирование и эксплуатацию системы; срок проектирования технологии ОД; эксплуатационные расходы; параметры функциональных задач;
параметры вычислительной и организационной техники; стоимость организации и эксплуатации БД или файлов данных; параметры структур хранения и стоимость хранения данных; время доступа к данным;
время решения функциональных задач пользователей; эффективность методов контроля.
Анализируя вышесказанное, можно выделить три группы параметров: исходные — параметры задач, параметры ВТ, ресурсы, параметры структур хранения; промежуточные и результатные — экономический эффект от автоматизированной обработки данных, эксплуатационные расходы, срок и стоимость проектирования и т. д.
На технологию обработки данных влияют факторы, не зависящие или слабо зависящие от проектировщика, — нерегулируемые, и факторы, на которые он может оказать существенное влияние, — регулируемые (управляемые).
К нерегулируемым параметрам технологии можно отнести: объем входных и выходных данных; сложность алгоритма и объем вычислений; периодичность и регламентность решения задач; степень использования результатов одной задачи в других задачах; параметры жестко заданных технических средств и общесистемного программного обеспечения и т. д.
К регулируемым параметрам технологии можно отнести выбор характеристик технических средств и программного обеспечения, параметры информационного обеспечения, методы контроля и защиты данных, размещение технических средств, последовательность операций технологического процесса.
В процессе выбора регулируемых (управляемых) параметров при проектировании технологии обработки данных удобно использовать методы математического моделирования. Иногда для упрощения задачи приходится рассматривать отдельные фрагменты технологического процесса, осуществляя поиск рациональных решений. Таким методом следует пользоваться очень осторожно, так как частичная оптимизация может оказать отрицательное влияние на общую оптимизацию.
Практика обработки данных и ряд теоретических исследований показали целесообразность выбора некоторых значений регулируемых параметров технологии в случае принятия нерегулируемыми параметрами определенного значения. Например, при большом объеме входных данных с целью уменьшения затрат времени на их обработку рекомендуется подготовку данных осуществлять на многопультовых системах подготовки данных на магнитном носителе. При этом следует максимально использовать программные методы контроля с точной локализацией ошибок, обнаруженных в процессах ввода и обработки информации. Это позволяет обеспечить процесс нахождения и исправления ошибок.
Большой объем входных данных диктует в качестве целесообразной технологии выбирать такую технологию, которая предусматривает уменьшение количества вычислений в программах вывода, обеспечение возможности возобновления печати в случае сбоя, обрыва и замятия бумаги, обеспечение надежности устройств вывода, в том числе путем резервирования, проработки методов размножения табуляграмм и т. п.
Сложность алгоритма и большой объем вычислений определяют необходимость создания в программах контрольных точек, которые позволят возобновить обработку данных в случае каких-либо сбоев ЭВМ не с самого начала, а с ближайшей контрольной точки.
2.5 Критерии качества технологических процессов
Проектирование рациональной технологии следует рассматривать как задачу принятия решений. Каждая задача такого типа характеризуется наличием ряда целей и наличием различных путей достижения этих целей с различной эффективностью их реализации. Эффективность реализации различных вариантов технологического процесса количественно определяется с помощью критерия эффективности.
Пользуясь этим показателем, можно определить сравнительные достоинства и недостатки различных вариантов организации технологических процессов. Важно также учитывать эффективность использования тех или иных готовых программных продуктов однотипных или близких по своим функциональным возможностям, будь то табличные процессоры, текстовые редакторы, базы данных или интегрированные пакеты прикладных программ ППП. Анализируя сложность системы (например, промышленное предприятие) в качестве критерия часто используется отношение затрат и выпуска. Этот критерий целесообразно применять и при анализе технологии обработки данных. Выпуском при этом можно считать удовлетворение информационных потребностей пользователей. При этом затраты и выпуск должны быть выражены в одних и тех же единицах. Тогда критерий оценки вариантов технологий может быть определен величиной: K = W - Z где W — стоимостная оценка выпуска;
Z — затраты на разработку (приобретение, модификацию) и функционирование технологии обработки данных.
При этом предпочтение отдается варианту с большим значением K. Когда для разных технологий наблюдается одинаковое удовлетворение информационных потребностей пользователей, в качестве критерия эффективности можно принять затраты (Z). В этом случае выбор вариантов технологий должен осуществляться по минимуму затрат.
где Zr — разовые затраты на разработку, отладку, внедрение технологии, приобретение
дополнительного оборудования, обучение персонала и т. д.
E — коэффициент эффективности капитальных вложений;
Помимо глобального критерия, рассмотренного ранее (эффективность), используются и локальные критерии, одним из которых является время решения задачи на ЭВМ. В настоящее время поставлен и решен целый ряд задач по рациональной и оптимальной технологии обработки данных. Эти задачи связаны с выбором организации информационных массивов, выбором способов обработки данных, в частности выбором методов сортировки, способов разделения задач на модули, поиска информации.
Большое внимание уделяется методам обеспечения достоверности и надежности информации и т. д.
В основе качественной оценки информационной технологии лежит многообразие методов и способов их конструирования. Важнейшим показателем является степень соответствия информационной технологии научно-техническому уровню ее развития.
Другим важнейшим показателем качества информационных технологий является функциональная полнота (F) — отношение областей автоматизированной обработки информации (Qa) к области обработки информации (Qи
) для функционирования всей системы управления:
F = Qа
/ Qи
Показатель своевременности переработки информации (Ксв
) определяется числом значений показателей, разработанных в рамках информационной технологии в течение определенного времени (t), и значений показателей, полученных за пределами планового срока их представления ( t): Kсв
=(t - t) / t
Качественной характеристикой информационных технологий являются показатели их надежности. Различают функциональную и адаптивную надежности.
Функциональная — свойство информационных технологий с определенной надежностью реализовать функции информационного программно-технологического обеспечения, технического и эргономического обеспечения.
Адаптивная — свойство информационной технологии реализовывать свои функции при их изменении в пределах установленных при проектировании границ: Kад = to / (to+tв),
tо — среднее время между отказами, обратно пропорционально величине
интенсивности потока отказов; tв — среднее время восстановления, обратно пропорционально интенсивности потока
восстановлений.
2.6 Критерии оптимизации информационных технологий
Все информационные задачи нуждаются в данных о развитии и потребностях исследуемой области технологических процессов, о состоянии объектов управления. Эта информация позволяет проанализировать деятельность объекта за прошедший период, сделать обобщающие выводы и дать прогноз будущей деятельности объекта управления.
Для задач, реализуемых в диалоговом (интерактивном) режиме характерны следующие факторы:
Многовариантность решений (каждая задача имеет различные варианты, отличающиеся друг от друга показателями, расходуемыми ресурсами, достигаемым эффектом).
Наличие критерия оптимальности.
Многовариантность решений задачи диктуется существованием различных путей для достижения цели, поставленной в задаче. При этом немаловажную роль играет вмешательство человека в ход решения задачи.
Интерактивный режим решения задачи чаще всего применяется в оперативном управлении информационным объектом. Данные здесь чаще подвержены изменениям, модернизации, и требуются ответы в различных разрезах и на многочисленные вопросы. Информационная задача, как правило, многокритериальна, поэтому для выбора критерия необходимо участие человека.
Многовариантность и многокритериальность информационных задач предполагает их реализацию как человеко-машинных процедур.
Одной из особенностей информационных задач, решаемых в интерактивном режиме, является сложность алгоритма (объем вычислений и сложность процедур обработки данных, требующих больших контрольных моментов в технологическом процессе автоматизированной обработки информации АОИ).
Большое значение имеют также периодичность решения задачи и частота использования входных и результатных данных. Рост периодичности требует минимизации времени и эксплуатационных расходов на решение задачи, повышает степень оперативности результатов расчета и количества контрольных операций. Увеличение частоты использования показателей приводит к повышению требований к их достоверности и росту автономности внесения изменений в хранимые данные. Для организации процесса автоматизированного решения задач характерно широкое применение методов логико-синтаксического и арифметического контроля исходных, промежуточных и результатных данных.
2.7 Средства проектирования технологических процессов
При проектировании технологии обработки данных в диалоговом режиме центральным моментом является организация диалога пользователя и ЭВМ, в ходе которого пользователь информируется о состоянии решения задачи и имеет возможность активно воздействовать на ход вычислительного процесса.
Существует несколько подходов к организации общения пользователя с базой данных БД. Наиболее распространенный — создание специального формализованного языка, что является недостатком, так как требуется специальная подготовка пользователя, изучение языка, частое обращение к инструкциям, которые периодически меняются с изменениями и совершенствованием системы. В связи с этим в настоящее время наибольшее распространение получили методы общения с БД, не требующие специальных знаний и навыков от пользователя. К ним относятся:
Диалог «да — нет» (не нашел широкого распространения из-за пассивной роли пользователя).
Программированный вопросник.
«Свободный диалог» — пользователь формирует запрос в произвольной форме на естественном языке. Система, оперирующая с БД, извлекает из этого запроса понятные ей элементы и строит на их основе новый запрос, который предъявляет пользователю. При утвердительном ответе со стороны пользователя, он получает требуемые данные. В противном случае система организует уточняющий диалог. Этот метод эффективен и позволяет снять психологический барьер.
Недостатки всех трех методов:
Неэффективное использование машинного времени и дорогостоящего канала связи (если он задействован), что снижает рентабельность всей управляющей системы.
Отсутствие гарантии быстрого ответа на вопрос, требующий принятия оперативного решения в критических ситуациях.
Технология внутримашинной ОИ задается последовательностью реализуемых процедур — схем взаимосвязи программных модулей и информационных массивов. Такая схема представляет собой декомпозицию общего процесса решения задачи на отдельные процедуры преобразования массивов, именуемыми модулями (это — ввод, контроль, перезапись информации с одного магнитного носителя МН на другой, сортировка, уплотнение данных, редактирование, накопление, вывод на печать и т. п.). Все это требует уменьшения числа просмотров массивов и времени решения задачи, сокращения числа и объема трудоемких процедур, использования эффективных методов поиска информации.
При декомпозиции процесса решения задачи на ЭВМ на отдельные этапы необходимо так же учитывать наличие готовых программ для реализации соответствующего модуля и наличие готовых программных вопросников.
При проектировании оптимальной внутримашинной технологии обработки данных ОД в интерактивном режиме необходимо установить критерии оптимизации и ограничения. Критерий оптимизации технологии ОД должен быть единственным, остальные показатели и условия выступают как ограничения.
Одним из критериев оптимизации технологии ОИ в интерактивном режиме является время реализации задачи на ЭВМ, зависящее от характера работы с массивами. Поэтому разработка оптимальной технологии ОИ на ЭВМ должна обеспечить выполнение следующих требований:
сокращение числа массивов на МН, что способствует уменьшению времени счета; увеличение количества параллельно обрабатываемых в одном модуле массивов; сортировки и эффективные методы поиска в оперативной памяти; сокращение времени ответа пользователя на запросы ЭВМ; сокращение времени ввода данных пользователем с клавиатуры.
При разработке оптимальной технологии ОИ важными критерием является время ожидания ответа пользователем или ЭВМ. Оптимальным считается время ожидания, равное 2 секундам. Если оно превышает 2 секунды, то это ведет к увеличению времени решения задачи, к неэффективному использованию ТС и каналов связи. Если время ожидания меньше 2 секунд, то снижается работоспособность человека.
Другим критерием оптимизации технологии ОД является использование различных СУБД (тип и параметры СУБД влияют на эффективность эксплуатации системы). Следующим критерием является выбор необходимого и достаточного количества запросов для реализации задачи и получения необходимой информации.
Технология диалогового режима на практике способствует наилучшему сочетанию возможностей пользователя и ЭВМ в процессе решения информационных задач. Так, например, диалоговый режим общения с БД обеспечивает:
возможность перебора различных комбинаций поисковых признаков в запросе; улучшение характеристик выходных данных за счет оперативной корректировки
запроса с терминала; возможность расширения, сужения или изменения направления поиска сразу после
получения результатов; многоплановость точек доступа; быстрый доступ к редко используемой информации; оперативный анализ выходной информации.
Для диалогового режима характерны три показателя:
«Дружественность» — простота освоения и ведения экранного диалога (режим подсказок, прощение ошибок в манипуляциях и т. д.);
«Гибкость» — показатель гибкости определяет диапазон различных процедур при работе пользователя с терминалом;
«Продуктивность» — данный показатель характеризует время от момента обращения пользователя до выдачи на экран необходимой информации.
В процессе диалога пользователь реализует следующие основные функции:
- ввода (оперативность исправления текста, визуальный контроль...);
- просмотра (редактирование текста с включением, исключением, заменой, сдвигом, перестановкой, разъединением, слиянием данных);
- обработки (смысловая ОД, новое размещение страниц, составление оглавления, организация ввода данных из других программ);
- воспроизведения текста (управляет выводом текста и фиксирует параметры печати).
Проблема защиты информации является одной из важнейших при проектировании оптимальной технологии ОИ. Эта проблема охватывает как физическую защиту данных и системных программ, так и защиту от несанкционированного доступа к данным.
Проблема обеспечения санкционированности использования данных охватывает вопросы защиты данных от нежелательной их модификации или уничтожения, а также и от несанкционированного чтения.
Можно выделить три обобщенных механизма управления доступа к данным:
Идентификация пользователя (защита при помощи программных паролей). Пароль периодически меняется, чтобы предотвратить несанкционированное его использование. Этот метод является самым простым и дешевым, но не обеспечивает надежной защиты.
Метод автоматического обратного вызова. Отпадает необходимость в запоминании паролей. Пользователь сообщает ЭВМ свой идентификационный код, который сверяется с кодами, находящимися в памяти ЭВМ и только затем получает доступ к информации. Недостаток: низкая скорость обмена.
Метод кодирования данных — наиболее эффективный метод защиты. Источник информации кодирует ее при помощи некоторого алгоритма и ключа кодирования.
Получаемые закодированные выходные данные не доступны никому, кроме владельца ключа.
Графическое представление диалога
Режим диалога задается в виде схемы и таблиц диалога. Схема диалога разрабатывается на весь комплекс решаемых задач, вводится в систему и предопределяется организация пользователя с ЭВМ.
Схема диалога представляет собой графическую интерпретацию конструкции диалога, задающей требуемую последовательность обменов данными между пользователем и системой. Основным графическим представлением схемы диалога является диаграмма состояний. Каждая вершина графа соответствует определенному состоянию диалога, а дуга определяет изменение этого состояния. В каждом состоянии диалога система ожидает ввода сообщения от пользователя и в зависимости от введенной информации переходит в другое состояние. При выходе осуществляется соответствующая обработка данных из информационной базы и выдается определенная информация на экран или печать.
Различают линейные (при вводе и просмотре разнотипной информации), древовидные (при выборочной коррекции и управлению по меню) и сетевые (соответствуют директивному управлению и непосредственному редактированию данных) схемы диалога.
Одной из применяемых на практике графовых моделей диалоговой системы является дерево разговоров, где вершины представляют собой тексты на экране дисплея, а дуги — возможные пути перехода от одной вершины к другой. Работы, выполняемые ЭВМ, изображаются в форме ветвей дерева разговоров. В корне дерева располагается сообщение пользователя, инициирующее задачу, затем происходит разветвление различной степени в зависимости от числа вариантов ответа пользователя на запрос ЭВМ. Множество вершин графа определяет множество состояний, в которых может пребывать диалоговый процесс. Множество дуг графа соответствует возможным переходам из одного состояния в другое. Смена состояний осуществляется либо по программе, либо в соответствии с директивами пользователя.
При этом необходимо учитывать следующее:
количество вершин в графе должно отражать все возможные ситуации, возникающие в
процессе диалога (т. е. обеспечена функциональная полнота); переход из одного состояния в другое должен выполняться за короткие промежутки
времени (доли секунд или несколько секунд).
Вопросы для самопроверки
1. Информационная технология — это:
а) процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления;
б) процесс удовлетворения информационных потребностей человечества в информационных ресурсах;
в) комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих пользователю общаться с ПК, используя разнообразные, естественные для себя среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и др.
2. Средства информационных технологий — это:
а) средства выполнения и комплекс технологических решений, используемых в качестве основы для построения определенного крута прикладных программ;
б) система методов, алгоритмов, программных и аппаратных средств для ввода, обработки и отображения графической информации, а также для преобразования данных в графическую форму;
в) технические, программные, информационные и другие средства, при помощи которых реализуется информационная технология на экономическом объекте.
3. Производство информации для ее анализа человеком и принятия на этой основе решения по выполнению какого-либо действия — это:
а) процесс информационной технологии;
б) цель информационной технологии;
в) цель технологии материального производства.
4. Критериями оптимальности технологического процесса ИТ являются:
а) получение информации;
б) интеграция информации;
в) своевременность доставки информации пользователям, ее надежность, достоверность и полнота.
5. Организованная структура данных, хранящая систематизированную определенным образом информацию — это: а) база данных;
б) база знаний;
в) экспертная система.
6. Повышение эффективности производства за счет внедрения современных средств вычислительной техники, распределенных баз данных, различных вычислительных сетей, что позволяет обеспечить эффективную циркуляцию и переработку информации — это свойства ИТ:
а) целесообразность;
б) целостность;
в) развитие во времени.
7. Конкретное содержание процессов циркуляции и обработки информации — это:
а) структура информационной технологии;
б) целесообразность информационной технологии;
в) функциональные компоненты информационной технологии.
8. К какому этапу эволюционного развития информационных технологий относится изобретение и распространение телевидения и ЭВМ: а) 6-й этап;
б) 5-й этап;
в) 4-й этап.
9. Процесс удовлетворения информационных потребностей человечества в информационных ресурсах — это:
а) информационная технология;
б) информатизация общества;
в) информатика.
10. Интегрированная информационная технология — это:
а) процесс удовлетворения информационных потребностей человечества в информационных ресурсах;
б) процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления;
в) взаимосвязанная совокупность отдельных технологий, т. е. объединение различных технологий с организацией развитого информационного взаимодействия между ними. 11. Специальным образом организованная информация в электронном виде, хранящая систематизированную совокупность понятий, правил и фактов, относящихся к некоторой предметной области, — это:
а) автоматизированный банк данных;
б) база данных;
в) база знаний.
12. Система методов, алгоритмов, программных и аппаратных средств для ввода, обработки и отображения графической информации, а также для преобразования данных в графическую форму — это:
а) компьютерная графика;
б) средства мультимедиа;
в) операционная система.
13. Совокупность правил организации взаимодействия устройств или программ между собой или с пользователем и средств, реализующих это взаимодействие, — это: а) компьютерная графика;
б) интерфейс;
в) средства мультимедиа.
14. Совокупность компьютеров и сетевого оборудования, объединенных с помощью каналов связи в единую систему для информационного обмена — это: а) вычислительная сеть;
б) информационная технология;
в) автоматизированный банк данных.
15. Информационная технология, предназначенная для решения функциональных задач, по которым имеются необходимые входные данные и известные алгоритмы, а также стандартные процедуры обработки их данных — это: а) информационные технологии управления;
б) информационные технологии автоматизации офисной деятельности;
в) информационные технологии обработки данных.
ГЛАВА 3. ОБРАБОТКА ТЕКСТОВОЙ ИНФОРМАЦИИ
3.1 Информационные технологии для работы с текстовой информацией
Все информационные технологии для работы с текстами можно разделить на две группы: - текстовые редакторы, - текстовые процессоры.
Текстовый редактор – это программное средство для подготовки текстовых документов. В настоящее время существует много программных средств этой группы, начиная от самых простых до сложных издательских систем. Текстовые редакторы представляют собой достаточно простые инструменты обработки текста, не поддерживающие форматирование (изменение внешнего вида текста), вставку рисунков, объектов и т.д. Основное назначение текстовых редакторов – создание и редактирование исходных текстов программ на языках программирования высокого уровня, ввод и редактирование тэгов HTML, XML, редактирование пакетных файлов и т.д. Следовательно, основными пользователями текстовых редакторов являются программисты и системные администраторы.
Текстовый процессор – это компьютерная программа, предназначенная для ввода, редактирования, форматирования, сохранения в электронном виде и вывода на печать документов. В отличие от текстовых редакторов, текстовый процессор сохраняет файлы либо в двоичном формате (например, в формате MS Word), либо добавляет к тексту специальные тэги разметки (например, файлы в формате RTF – Rich Text Format). Каждый текстовый процессор имеет собственный формат хранения документов; для того, чтобы открыть в текстовом процессоре документ, созданный в другом текстовом процессоре, необходима специальная программа – конвертер. Существуют также и универсальные форматы документов, поддерживаемые большинством текстовых процессоров, например формат RTF. Текстовый процессор отличается от текстового редактора тем, что он позволяет не только вводить и редактировать тексты, но и форматировать их, осуществлять вставки различных графических, табличных, аудио- и видеофайлов в текст для формирования итогового документа и др.
Форматирование электронного документа
– это оформление документа, т.е. определение размеров листа, выделение заголовков, выравнивание текста, настройка красной строки в абзацах, вставка рисунков, объектов и другого графического материала в текст. Подготовка документов с использованием текстовых процессоров включает в себя следующие этапы:
- набор текста;
- редактированием текста;
- форматирование отдельных структурных элементов будущего документа;
- печать документа;
- сохранение документа для дальнейшего использования.
В настоящее время подавляющее большинство документов создается с помощью текстовых процессоров. В России в основном используют следующие текстовые процессоры: Microsoft Word, Word Pad компании Microsoft.
Впервые Windows была выпущена в свет в 1985 году фирмой Microsoft. В течение 1987-1989 гг.
появилось большое количество мощных и удобных программ, работающих в среде Windows, например, Microsoft Word для Windows, Excel, Aldus PageMaker и т.д., что обусловило все растущую популярность Windows у пользователей. А начиная с версии 3.0, созданной в 1990 г. и предоставившей дополнительные удобства пользователям, Windows начала свое победоносное шествие, став фактически стандартом для IBM PC - совместимых компьютеров.
Windows - это графическая оболочка, которая открывает новые возможности в использовании персонального компьютера. Windows представляет собой интегрированную среду, которая позволяет создать удобное окружение для запуска программ, обеспечив при этом одновременную работу сразу нескольким приложениям.
Каждая программа в Windows имеет хотя бы одно окно, которое предназначено для связи пользователя с данной программой. Экран монитора представляется в Windows как рабочий стол, на котором располагаются окна работающих в данный момент программ. Программа также может быть представлена в виде небольшого изображения - иконки. Соответственно, любое окно (программа) может быть сжато до иконки и восстановлено в нормальных размерах. Это существенно повышает информационную емкость экрана при работе с Windows. Все это объединяется удобным управлением, рассчитанным, в основном, на применение мыши.
Помимо большого набора программ, характерных для интегрированной среды, текстового и графического редактора, базы данных и т.п., - Windows поддерживает обширный программный интерфейс, что позволяет создавать свои собственные программы для работы в среде Windows. Изучение этого программного интерфейса важно уже и потому, что этот интерфейс стал стандартом и поддерживается многими производителями вычислительной техники и программного обеспечения.
Ниже рассмотрен один из наиболее распространенных и популярных среди пользователей персональных компьютеров программный пакет Microsoft Office и показаны некоторые возможности одной из его программ управления данными Access.
3.2 Программный пакет Microsoft Office
В состав пакета Office входят:
Большие прикладные программы -
1. WORD
- мощный текстовый редактор, позволяющий быстро создать документ любой сложности из разрозненных заметок и довести до совершенства информационный бюллетень или брошюру. Редактор Word фирмы Microsoft является сегодня самой популярной в мире программой. Word начинен ―быстрыми― командами и самыми современными средствами такими, как встроенная программа проверки правописания и словарь синонимов, которые помогают грамотно составлять документы, и готовыми шаблонами, позволяющими сводить воедино заметки, письма, счета и брошюры без больших усилий.
2. EXCEL
- производит с числами то же, что Word с существительными и глаголами. Популярность Excel объясняется тем, что табличный способ представления информации существенно упрощает выполнение финансовых, научных и любых других видов расчетов. Программу Excel используют для составления бюджетов и финансовых отчетов, для превращения цифр в наглядные диаграммы и графики, для проведения анализа, а также для сортировки длиннейших списков в считанные секунды.
С помощью электронных таблиц Excel можно впечатывать числа строку за строкой и столбец за столбцом. Основу программы составляют: вычислительно-калькуляционный модуль, модуль диаграмм, доступ к внешним базам данных, модуль программирования для индивидуальных задач.
3. PowerPoint
- позволит профессионально подготовить презентацию, выгодно отличающуюся броской графикой и эффектно оформленными тезисами. С ее помощью можно создавать и отображать наборы слайдов, в которых текст сочетается с графическими объектами, звуком, фотографиями, картинками, видео- и анимационными эффектами. Презентации можно представлять в электронном виде и распространять через
Интернет. Но что самое замечательное, программа PowerPoint
может превратить документ, подготовленный в редакторе Word, в презентацию всего лишь одним щелчком мыши. Если работа состоит в том, чтобы рекламировать изделия, идеи или проекты, то PowerPoint будет просто необходим.
4. ACCESS
- представляет собой систему управления базами данных СУБД, обеспечивающую хранение информации, ввод новых записей, редактирование уже существующих, выборку данных и представление их в нужном виде. В состав системы ACCESS
разработчики включили несколько готовых БД. Программы – помощники-
Программа Graph, позволяет ввести несколько чисел и быстро превратить их в график. Программа Organization Chart поможет создать штатное расписание фирмы.
Программа Equation Editor кажется довольно сложной, если нет базового образования по математике.
Программа WordArt поможет изменить почти до неузнаваемости форму букв или цифр, чтобы использовать их при создании привлекательных логотипов или заголовков.
Программа ClipArt Gallery может просмотреть несколько сотен рисунков в поисках наилучшей иллюстрации для информационного бюллетеня или презентации. Система оперативной помощи-
Пакет Office и его приложения изобилуют полезными подсказками и пошаговыми указаниями того, как выполнять ту или иную операцию.
Мастера (Wizards) проведут шаг за шагом к решению сложных задач.
Карточки - шпаргалки (Cue Cards) предложат подробные указания, которые постоянно будут перед глазами во время работы.
Функция Просмотр (Preview) и Примеры (Demos) продемонстрируют выполнение сложных задач.
Диспетчер Microsoft Office (MOM)-
МОМ позволяет запустить любую программу пакета Office. Его можно также использовать для управления всей работы ПК.
3.3 MICROSOFT ACCESS
Приложение Microsoft Access является мощной и высокопроизводительной 32разрядной системой управления реляционной базой данных (далее СУБД).
База данных
– это совокупность структурированных и взаимосвязанных данных и методов, обеспечивающих добавление, выборку и отображение данных.
Реляционная база данных. Практически все СУБД позволяют добавлять новые данные в таблицы. С этой точки зрения СУБД не отличаются от программ электронных таблиц (Excel), которые могут эмулировать некоторые функции баз данных.
Существует три принципиальных отличия между СУБД и программами электронных таблиц:
1. СУБД разрабатываются с целью обеспечения эффективной обработки больших объѐмов информации, значительно превышающих те, с которыми справляются электронные таблицы.
2. СУБД может легко связывать две таблицы так, что для пользователя они будут представляться одной таблицей. Реализовать такую возможность в электронных таблицах практически невозможно.
3. СУБД минимизируют общий объѐм базы данных. Для этого таблицы, содержащие повторяющиеся данные, разбиваются на несколько связанных таблиц.
Access – мощное приложение Windows. При этом производительность СУБД органично сочетаются со всеми удобствами и преимуществами Windows.
Как реляционная СУБД Access обеспечивает доступ ко всем типам данных и позволяет одновременно использовать несколько таблиц базы данных. Можно использовать таблицы, созданные в среде Paradox или dBase.
Работая в среде Microsoft Office, пользователь получает в своѐ распоряжение полностью совместимые с Access текстовые документы (Word) , электронные таблицы (Excel), презентации (PowerPoint). С помощью новых расширений для Internet можно напрямую взаимодействовать с данными из World Wide Web и транслировать представление данных на языке HTML, обеспечивая работу с такими приложениями как Internet Explorer и Netscape Navigator.
Access специально спроектирован для создания многопользовательских приложений, где файлы базы данных являются разделяемыми ресурсами в сети. В Access реализована надѐжная система защиты от несанкционированного доступа к файлам.
БД включает в себя различные объекты, предназначенные для ввода, управления и хранения информации. Основой БД является ТАБЛИЦА
, столбец которой называется полем
, а строка – записью
.
ТАБЛИЦЫ непосредственно связаны с:
- отчетами, - формами, - запросами, - макросами, - модулями, - страницами
.
Форма позволяет более наглядно отобразить информацию, содержащуюся в одной записи БД.
Запросы предназначены для поиска и получения информации из БД по различным критериям.
Макрос – последовательность макрокоманд для расширения возможностей СУБД. С их помощью можно изменять ход выполнения приложения, открывать, фильтровать и изменять данные в формах и отчетах, выполнять запросы и создавать новые таблицы.
Модуль – объект, содержащий программы на языке Visual Basic. Для печати и вывода, а также группировки, сортировки, определения итоговых значений используются отчеты.
Страницы показывают все ярлыки страниц доступа к данным в Internet и Intranet. Дают возможность ввода, редактирования, просмотра и манипулирования данными из сети.
База данных храниться в одном файле, но профессиональные пользователи предпочитают разделять базу данных на два файла: в одном хранятся объекты данных (таблицы, запросы), в другом объекты приложения (формы, отчѐты, макросы, модули).
В последних версиях Access представлен новый формат файла (MDE) –библиотеки, с помощью которого можно создавать приложения, не включая VBA-код.
Несмотря на то, что Access является мощной и сложной системой, его использование не сложно для непрофессиональных пользователей.
Системные требования
1. 80486DX33 или мощнее
2. Windows 95/98/2000 или Windows NT (версия не ниже 3.51)
3. Не менее 12 Мб оперативной памяти (для совместной работы с другими приложениями не менее 24 Мб)
4. Около 100 Мб дискового пространства (только для Access и новых баз данных).
Основные функции
1. Организация данных. Создание таблиц и управление ими.
2. Связывание таблиц и обеспечение доступа к данным. Access позволяет связывать таблицы по совпадающим значениям полей, с целью последующего соединения нескольких таблиц в одну.
3. Добавление и изменение данных. Эта функция требует разработки и реализации представленных данных, отличных от табличных (формы).
4. Представление данных. Access позволяет создавать различные отчѐты на основе данных таблиц и других объектов базы данных.
5. Макросы. Использование макросов позволяет автоматизировать повторяющиеся операции. В последних версиях Access макросы используют для совместимости.
6. Модули. Модули представляют собой процедуру или функцию, написанные на Access VBA (диалект Visual Basic Application). Эти процедуры можно использовать для сложных вычислений. Процедуры на Access VBA превышают возможности стандартных макросов.
7. Защита базы данных. Эти средства позволяют организовать работу приложения в многопользовательской среде и предотвратить несанкционированный доступ к базам данных.
8. Средства печати. С помощью этой функции Access позволяет распечатать практически всѐ, что можно увидеть в базе данных.
Access так же позволяет создавать дистрибутивные диски для распространения готового приложения (с помощью Office Developer Edition Tools). Распространение подразумевает поставку всех необходимых файлов на каком-либо носителе.
Пакет ODE Tools включает мастер установки, автоматизирующий создание средств распространения и программы установки. Он так же позволяет выполнение приложения на компьютерах, на которых не установлен Access.
Элементы базы данных
1. Таблицы. В базе данных информация хранится в виде двумерных таблиц. Можно так же импортировать и связывать таблицы из других СУБД или систем управления электронными таблицами. Одновременно могут быть открыты 1024 таблицы.
2. Запросы. При помощи запросов можно произвести выборку данных по какомунибудь критерию из разных таблиц. В запрос можно включать до 255 полей.
3. Формы. Формы позволяют отображать данные из таблиц и запросов в более удобном для восприятия виде. С помощью форм можно добавлять и изменять данные, содержащиеся в таблицах. В формы позволяют включать модули.
4. Макросы (см. выше)
5. Отчѐты. Отчѐты предназначены для печати данных, содержащихся в таблицах и запросах, в красиво оформленном виде. Отчѐты так же позволяют включать модули.
6. Модули. Модули содержат VBA-код, используемый для написания процедур обработки событий таких, как, например, нажатия кнопки в форме или отчѐте, для создания функций настройки, для автоматического выполнения операций над объектами базы данных и программного управления операциями, т.е. добавление VBA-кода позволяет создать полную базу данных с настраиваемыми меню, панелями инструментов и другими возможностями. Модули снимают с пользователя приложения необходимость помнить последовательность выбора объектов базы данных для выполнения того или иного действия и повышают эффективность работы.
База данных может содержать до 32768 объектов.
В состав Access входит множество мастеров, построителей и надстроек, которые позволяют упростить процесс создания объектов базы данных.
Таблицы
1. Создание таблицы в режиме Мастера таблиц
Процесс создания объекта базы данных при помощи мастера делится на несколько шагов, на каждом из которых можно установить требуемые характеристики создаваемого объекта. Мастер таблиц позволяет создать новую таблицу на основе 33 образцов таблиц делового применения и 20 образцов таблиц личного применения (для английской версии Access соответственно 77 и 44). Многие таблицы базы данных Борей созданы на основе образцов Мастера таблиц.
Использование Мастера таблиц служит отличным примером, позволяющим понять общую процедуру работы с мастерами Access. Создание таблиц на основе образцов Мастера таблиц имеет ограниченные возможности в настоящих приложениях. В большинстве случаев для создания таблиц используется импорт или связывание данных с другими базами данных или электронными таблицами.
2. Создание таблицы в режиме Конструктора таблиц
Если импортировать или связать данные нельзя, то чаще всего таблицы создаются в режиме конструктора, который позволяет определить требуемую структуру таблицы. В режиме конструктора таблиц можно увидеть названия, типы данных, описания назначения, а также некоторые дополнительные свойства полей таблицы. То, что появляется в верхней части окна таблицы, открытой в режиме конструктора, называется бланком структуры таблицы или просто бланком таблицы. В нижней части окна таблицы, открытой в режиме конструктора, выводятся свойства полей таблицы, а также краткое описание активного свойства таблицы.
3. Создание таблицы непосредственно в режиме таблицы
Access позволяет создавать таблицы непосредственно в режиме таблицы. При этом Access формирует пустую таблицу на основе таблицы, используемой по умолчанию, со структурой, имеющей 20 полей и 30 пустых записей. После этого можно вводить данные прямо в таблицу. При ее сохранении Access анализирует данные и выбирает тот тип для каждого поля, который больше всего соответствует введенным данным. Создание таблиц в режиме таблицы имеет ограниченное применение. Поля таблицы не имеют содержательных имен, так что почти всегда нужно будет редактировать структуру, чтобы переименовать поля.
Кроме того, из примера Access не всегда может правильно определить тип данных.
Таблицы, которые созданы в режиме таблицы, не могут включать объекты OLE и мемо-поля. Если есть желание иметь такие поля, вам нужно изменить структуру таблицы. При создании таблицы в режиме таблицы не происходит экономии времени по сравнению с традиционным способом определения полей и установки их свойств в структуре пустой таблицы.
При разработке структуры таблицы необходимо указать, какую информацию она должна содержать. После того как определена информация, которая должна быть включена в таблицу, ее следует разбить по полям. Этот процесс включает в себя выбор имени поля, которое в таблице должно быть уникальным. Необходимо включать в имя поля как можно больше информации о его содержимом, но в то же время стараться избегать длинных имен. Обычно при разработке баз данных в различных таблицах могли содержаться поля с одинаковыми именами (чаще всего таблицы связывались по этим полям). Access также позволяет использовать одинаковые имена полей в различных таблицах, но по причине того, что Access использует имена полей при определении условий целостности данных, лучше не допускать повторения имен полей.
Перед началом заполнения таблицы нужно определить связи этой таблицы с другими таблицами базы данных, определить ключевое поле и создать индексы.
Связь между таблицами устанавливает отношения между совпадающими значениями в ключевых полях — обычно между полями разных таблиц. В большинстве случаев связывают ключевое поле одной таблицы с соответствующим ему полем (часто имеющим то же имя), которое называют полем внешнего ключа во второй таблице. Таблица, содержащая ключевое поле, называется главной
, а таблица, содержащая внешний ключ — связанной. Существует четыре вида отношений
:
Один к одному
. При использовании отношения "один к одному" запись в таблице "А" (главной таблице) может иметь не более одной связанной записи в таблице "В" (связанной таблице) и наоборот. Этот тип связи используют не очень часто, поскольку такие данные могут быть помещены в одну таблицу. Связь с отношением "один к одному" используют для разделения очень широких таблиц или для отделения части таблицы по соображениям защиты. В таблицах связанных отношением "один к одному" ключевые поля должны быть уникальными.
Один ко многим
. Связь с отношением "один ко многим" является наиболее часто используемым типом связи между таблицами. В такой связи каждой записи в таблице "А" могут соответствовать несколько записей в таблице "В", а запись в таблице "В" не может иметь более одной соответствующей ей записи в таблице "А". В таблице "А" ключевое поле должно быть уникальным. Связь с отношением "один ко многим" таблиц "А" и "В" можно рассматривать как связь с отношением "многие к одному" таблиц "В" и "А".
Многие к одному
. При использовании отношения "многие к одному" одной записи в таблице "А" может соответствовать одна запись в таблице ―B‖, а запись в таблице "В" может иметь более одной соответствующей ей записи в таблице "А". В таблице "А" ключевое поле должно быть уникальным. Связь с отношением "один ко многим" таблиц "А" и "В" можно рассматривать как связь с отношением "многие к одному" таблиц "В" и "А".
Многие ко многим
. При использовании отношения "многие ко многим" одной записи в таблице "А" могут соответствовать несколько записей в таблице "В", а одной записи в таблице "В" несколько записей в таблице "А". В этом случае не требуется уникальности ключевых полей таблиц "А" и "В". Этот вид отношения используется для связывания таблиц, имеющих только внешние ключи.
Связанные поля не обязательно должны иметь одинаковые имена, однако, они должны иметь одинаковые типы данных. Кроме того, связываемые поля типа "Числовой" должны иметь одинаковые значения свойства "Размер поля". Исключениями из этого правила являются поля счетчика с последовательной нумерацией, которые могут связываться с числовыми полями размера "Длинное целое". Существует возможность создать связь между текстовыми полями разной длины, но это может вызвать сложности при создании запросов.
Автоматическое обеспечение ссылочной целостности данных
является важной особенностью Access. Если на связь между таблицами наложены условия ссылочной целостности, то Access не позволяет добавлять в связанную таблицу записи, для которых нет соответствующих записей в главной таблице, и изменять записи в главной таблице таким образом, что после этого в связанной таблице появятся записи, не имеющие главных записей; а также удалять записи в главной таблице, для которых имеются подчиненные записи в связанной таблице. Условия целостности данных определяют систему правил, используемых в Access для поддержания связей между записями в связанных таблицах. Эти правила делают невозможным случайное удаление или изменение связанных данных. После наложения условий целостности данных на операции со связанными таблицами накладываются ограничения. Невозможно ввести в поле внешнего ключа связанной таблицы значение, не содержащееся в ключевом поле главной таблицы.
Необходимо так же определить первичный ключ. Если таблица никогда не будет использоваться в качестве главной, то ключ для нее определять не нужно. В главных таблицах обычно содержится информация о реальных объектах, причем с каждым объектом ассоциируется только одна запись. Определение ключа таблицы является простейшим способом предотвращения появления в таблице одинаковых записей. В главной таблице связи должен быть определен первичный ключ. Access считает таблицы, у которых такой ключ не определен, подозрительными. При открытии таких таблиц в режиме конструктора появляется диалоговое окно, сообщающее о том, что ключ таблицы не определен. Ключ можно определить и в связанных таблицах, что поможет избежать появления повторяющихся данных. Ключ таблицы можно задать по значению нескольких полей. Access автоматически индексирует таблицу по значению ключа, но может потребоваться создать дополнительные индексы по значениям других полей. Индексы позволяют ускорить поиск данных в тех полях таблицы, по которым она проиндексирована. Каждая таблица Access может иметь до 32 индексов, 5 из которых могут быть составными (в составной индекс может входить не более 10 полей). Тем не менее, не стоит увлекаться созданием индексов для каждого поля таблицы и всех их комбинаций, поскольку это может существенно замедлить процесс заполнения таблицы (при изменении или добавлении записи автоматически обновляются все индексы).
Одним из основных принципов разработки реляционных баз данных является то, что все данные, содержащиеся в поле таблицы, должны иметь один и тот же тип. Для каждого поля таблицы необходимо задать тип данных. По умолчанию используется тип данных «Текстовый». При задании типа данных поля можно также указать размер, формат и другие параметры, влияющие на отображение значения поля и точность числовых данных. Основные типы данных:
1. Текстовый. Текст или числа, не требующие проведения расчѐтов.
2. МЕМО. Поле этого типа предназначено для хранения небольших текстовых данных (до 64000 символов). Поле этого типа не может быть ключевым или проиндексированным.
3. Числовой. Этот тип данных содержит множество подтипов. От выбора подтипа (размера) зависит точность вычислений.
4. Счѐтчик. Уникальные, последовательно возрастающие числа, автоматически вводящиеся при добавлении новой записи в таблицу.
5. Логический. Логические значения, а так же поля, которые могут содержать одно из двух возможных значений.
6. Денежный. Денежные значения и числовые данные, используемые в математических вычислениях.
7. Дата/Время. Дата и время хранятся в специальном фиксированном формате.
8. Поле объекта OLE. Включает звукозапись, рисунок и прочие типы данных. Поле этого типа не может быть ключевым или проиндексированным.
9. Гиперсвязь. Содержит адреса Web-страниц.
Запросы
Запросы являются важным инструментом в любых системах управления базами данных. Они используются для выделения, обновления и добавления новых записей в таблицы. Чаще всего запросы используются для выделения специфических групп записей, чтобы удовлетворить определенному критерию. Кроме того, их можно использовать для получения данных из различных таблиц, обеспечивая единое представление связанных элементов данных.
В Access существует четыре типа запросов для различных целей
Запросы на выборку отображают данные из одной или нескольких таблиц в виде таблицы.
Перекрестные запросы собирают данные из одной или нескольких таблиц в формате, похожем на формат электронной таблицы. Эти запросы используются для анализа данных и создания диаграмм, основанных на суммарных значениях числовых величин из некоторого множества записей.
Запросы на изменение используются для создания новых таблиц из результатов запроса и для внесения изменений в данные существующих таблиц. С их помощью можно добавлять или удалять записи из таблицы и изменять записи согласно выражениям, задаваемым в режиме конструктора запроса.
Запросы с параметрами — это такие запросы, свойства которых изменяются пользователем при каждом запуске. При запуске запроса с параметром появляется диалоговое окно, в котором нужно ввести условие отбора. Этот тип запроса не является обособленным, т. е. параметр можно добавить к запросу любого типа.
Формы
Формы Access позволяют создавать пользовательский интерфейс для таблиц базы данных. Хотя для выполнения тех же самых функций можно использовать режим таблицы, формы предоставляют преимущества для представления данных в упорядоченном и привлекательном виде. Формы позволяют также создавать списки значений для полей, в которых для представления множества допустимых значений используются коды. Правильно разработанная форма ускоряет процесс ввода данных и минимизирует ошибки.
Формы создаются из набора отдельных элементов управления: текстовые поля для ввода и редактирования данных, кнопки, флажки, переключатели, списки, метки полей, а также рамки объектов для отображения графики и объектов OLE. Форма состоит из окна, в котором размещаются два типа элементов управления: динамические (отображающие данные из таблиц), и статические (отображающие статические данные, такие, как метки и логотипы).
Формы Access являются многофункциональными; они позволяют выполнять задания, которые нельзя выполнить в режиме таблицы. Формы позволяют производить проверку корректности данных, содержащихся в таблице. Access позволяет создавать формы, включающие другие формы (форма внутри формы называется подчиненной
). Формы позволяют вычислять значения и выводить на экран результат.
Приложения для работы с базами данных можно разделить на три основных категории:
Управление транзакциями
. Эти формы, работают непосредственно с таблицами, при условии, что активна только одна таблица. Если для добавления и редактирования информации в более чем одной таблице используется единственная форма, то можно создать запрос на обновление, включающий все нужные поля, а затем создать форму на основе этого запроса. Главная форма также может использовать единственную таблицу в качестве источника данных, но, кроме того, включать подчиненные формы, в качестве источника данных которых используются другие таблицы. Подчиненная форма, которая появляется ниже текстовых полей главной формы, используется для просмотра и добавления данных в таблицу, связанную с подчиненной формой.
Доступ к данным
. Такие формы предназначены только для просмотра информации. Формы, предназначенные только для доступа к данным, можно разрабатывать как с целью перспективного планирования действий, так и для принятия экстренного решения. Экстренное решение приводит к единственному действию, такому, например, как предоставление большого кредита клиенту, или посылка представителя по продажам для определения причины отказа клиента от товара. Приложения Access позволяют использовать три уровня вложенности форм: главная, подчиненная и подчиненная форма, включенная в предыдущую подчиненную форму. Формы, предназначенные только для доступа к данным, в качестве источника данных часто используют запросы, которые суммируют данные по временным промежуткам.
Администрирование баз данных
. Приложения этой категории выполняют административные функции такие, как создание баз данных или таблиц, разграничение прав доступа пользователей к объектам баз данных, обеспечение безопасности с помощью шифрования, периодическое уплотнение базы данных, а также операции резервного копирования.
Приложения для администрирования баз данных требуют наличия полного доступа ко всем объектам, содержащимся в базе данных.
Простейший путь создания основной и подчиненной форм - использование Мастера форм, который позволяет создавать формы (с подчиненными или без), содержащие поля из одной или более таблиц или запросов. Мастер форм создает базовый внешний вид формы и добавляет текстовые поля для отображения и редактирования значений полей таблиц. Независимо от того, являетесь ли вы профессиональным разработчиком приложений или начинающим пользователем, использование Мастера форм заметно упрощает и ускоряет процесс создания простых форм, которые затем можно усовершенствовать в режиме конструктора.
Отчѐты
Конечным продуктом большинства приложений баз данных является отчет. В Access отчет представляет собой специальный тип непрерывных форм, предназначенных для печати. Для создания отчета, который можно распечатать и распределить между потребителями, Access комбинирует данные в таблицах, запросах и даже формах. Распечатанная версия формы может служить отчетом.
Создаваемые Access отчеты делятся на следующие основные типы:
1. Отчеты в одну колонку представляют собой один длинный столбец текста, содержащий значения всех полей каждой записи таблицы или запроса. Надпись указывает имя, а справа от нее указывается значение поля. Новое средство Access Автоотчет позволяет создать отчет в одну колонку щелчком по кнопке панели инструментов Автоотчет. Отчеты в одну колонку используются редко, поскольку такой формат представления данных приводит к лишней трате бумаги.
2. В ленточных отчетах для каждого поля таблицы или запроса выделяется столбец, а значения всех полей каждой записи выводятся по строчкам, каждое в своем столбце. Если в записи больше полей, чем может поместиться на странице, то дополнительные страницы будут печататься до тех пор, пока не будут выведены все данные; затем начинается печать следующей группы записей.
3. Многоколоночные отчеты создаются из отчетов в одну колонку при использовании колонок "газетного" типа или колонок "змейкой", как это делается в настольных издательских системах и текстовых процессорах. Информация, которая не помещается в первом столбце, переносится в начало второго столбца, и так далее. Формат многоколоночных таблиц позволяет сэкономить часть бумаги, но применим не во всех случаях, поскольку выравнивание столбцов едва ли соответствует ожиданиям пользователя.
В основном отчѐты проще всего построить при помощи Мастера отчѐтов. Мастер отчетов старается создать оптимальный вариант окончательного отчета с первой попытки. Обычно мастер в достаточной степени приближается к законченному варианту, так что тратиться намного меньше времени на редактирование базового отчета мастера, чем ушло бы на создание отчета из незаполненного шаблона.
Макросы
При работе с базой данных часто приходится снова и снова выполнять одни и те же задачи. Чтобы не повторять одни и те же действия, можно использовать макросы. База данных неуклонно разрастается по мере того, как туда вносятся новые записи в формы, создаются запросы и распечатываются новые отчеты. При этом разрабатываются и сохраняются для последующего использования новые объекты. Приходится регулярно выполнять некоторые задачи. Для выполнения таких регулярных задач удобно использовать макросы Access. После создания этих небольших программ можно запускать их автоматически при определенных действиях пользователя (например, при щелчке на кнопке или при открытии определенной формы). Для автоматического запуска макросов в Access используются так называемые события. Макросы Access позволяют автоматически повторять различные действия и тем самым избавляют от написания сложных программ и подпрограмм. Выполнение прикладной задачи можно представить как результат последовательного выполнения действий, каждое из которых может быть записано соответствующей командой на языках Visual Basic и VBA. Кроме того, с помощью макроса можно имитировать выбор команды меню или перемещение мыши. Макросы Access обычно не дублируют отдельных нажатий клавиш или перемещений мыши, выполняя особые, заданные пользователем задачи, например открытие формы или запуск отчета. Используя макросы для выполнения рутинных операций, в существенно экономит время и силы. Кроме того, поскольку всякий раз при запуске макроса будет осуществляться одна и та же последовательность действий, макрос сделает работу с базой данных более эффективной и аккуратной.
Назначать макросы, зависящие от событий, можно с помощью окна свойств форм и отчетов. Что касается таблиц и запросов, они свойствами событий не обладают. Кроме того, при работе с формами можно запускать макросы с помощью имеющихся в Access панелей инструментов, командных кнопок и меню. Использование этих особенностей позволяет очень легко и эффективно использовать макросы, связанные с событиями.
Макросы можно запускать и на уровне отдельных элементов управления, используя для этого соответствующие события. Например, можно проверить правильность ввода сложных данных непосредственно на уровне поля (а не после выхода этой записи), используя для этого свойство данного поля, а не свойства на уровне всей формы.
Любой макрос может состоять из одной или нескольких макрокоманд. Можно ввести последовательность выполняемых макрокоманд в столбец Макрокоманда, а напротив каждой команды в столбце Примечание дать описание соответствующей команды. Примечания не оказывают влияния на выполнение макроса. В нижней части окна находится область Аргументы макрокоманды. В этой области можно задать необходимые аргументы (свойства, параметры) для соответствующих макрокоманд. Многие макрокоманды требуют введения дополнительной информации, например о том, над каким объектом следует выполнять указанное действие.
После создания макросов можно объединить несколько взаимосвязанных макросов в один.
Панели и меню
До сих пор приходилось иметь дело с отдельными объектами Access. И с каждым из них нужно работать в интерактивном режиме, открывая в окне базы данных вкладку требуемого объекта.
Но можно связать объекты в единое приложение. При этом вам не потребуется умение создавать сложные программы. Благодаря использованию кнопочных форм, диалоговых окон и меню работу с приложением можно автоматизировать и упростить, скрывая от пользователя ненужные в текущий момент объекты Access.
Кнопочная форма представляет собой созданную пользователем форму с кнопками. С их помощью можно, например, запускать макросы открытия форм и печати отчетов. С помощью кнопочной формы выполнить несколько действий можно, щелкнув на одной кнопке. Используя кнопочную форму и другие объекты можно объединять созданные ранее объекты базы данных в одном приложении (при этом приложение может иметь вид, отличный от внешнего вида Access). В основном кнопочная форма используется в качестве главного меню приложения. Поскольку кнопочная форма выполняет только роль меню приложения, в ней следует использовать минимальное число элементов управления. Поэтому обычно в кнопочную форму включают только кнопки, надписи, рамки объектов, линии и прямоугольники. Другие типы элементов управления, такие как текстовые поля (связанные с полями базы данных), списки, поля со списком, диаграммы и подчиненные формы, обычно в этой форме не используются. Создавая кнопочную форму, в ней следует разместить надписи, а также линии, прямоугольники или рисунки, чтобы сделать ее эстетически более привлекательной. Кнопка является простейшим элементом управления формы и используется для запуска макроса. В Access благодаря макросам, запускаемым с помощью кнопок, можно выполнять самые различные задачи.
Помимо кнопочной формы, Access позволяет создать специальное меню, с помощью которого можно расширить возможности разрабатываемой системы. В это меню можно добавить часто используемые команды, а также команды, которые уже заданы для кнопок формы. Созданное меню заменит стандартное меню Access. Специальное меню связано с формой. Можно создать одно меню и использовать его в нескольких формах.
В Access можно создать три типа меню
:
1. Menu Bar
. Обычное меню, которое может располагаться вверху формы и иметь выпадающие подменю.
2. Tool Bars
. Группы пиктограмм, обычно располагающиеся под меню.
3. Shortcut Bar
. Меню, всплывающие после щелчка правой кнопки мыши.
Visual Basic for Application
В Access пользователь может управлять выполнением приложении, например, изменить информацию в таблице или щелкнуть на командной кнопке. Используя в приложении макросы и процедуры, можно реализовать реакцию пользователя на эти действия. Для этого в Access предусмотрены характеристики событий для каждого элемента управления, который помещается в форму. Подключая макрос или процедуру к определенному событию элемента управления, можно не заботиться о последовательности действий, выполняемых пользователем в форме. Обработка событий представляет собой программный код, выполняемый при возникновении этого события. Код непосредственно присоединяется к форме или отчету, содержащему обрабатываемое событие.
В предыдущих версиях Access имела собственный язык Basic, называемый Access Basic. В последних версиях Access он заменен языком Visual Basic for Applications (VBA) компании Microsoft. Несмотря на некоторую схожесть, между этими языками есть существенные различия. VBA становится общим языком для всех приложений Microsoft Office. VBA является современным языком структурного программирования. Находясь в окне модулей, можно создавать и редактировать код VBA и процедуры.Visual Basic для приложений играет важную роль при разработке баз данных Access. С помощью VBA можно настроить формы и отчеты, запустить макросы, а также отобразить объект Access в других приложениях или извлечь данные. Используя Visual Basic для приложений, можно вывести формы и отчеты, выполнить методы объектов, а также создать и изменить элементы. Кроме того, имеется возможность работать с информацией непосредственно: можно создать наборы данных, задать их параметры и изменить информацию в них.
3.4 Реляционные базы данных
В реляционных базах данных
(Relational Database System, RDBS)
все данные отображаются в двумерных таблицах. Реляционная база данных, таким образом, является набором таблиц.
На логическом уровне производится отображение данных концептуальной модели в логическую модель в рамках той структуры данных, которая поддерживается выбранной СУБД. Логическая модель не зависит от конкретной СУБД и может быть реализована на любой СУБД реляционного типа.
На физическом уровне производится выбор рациональной структуры хранения данных и методов доступа к ним, которые обеспечивает выбранная СУБД. На этом уровне решаются вопросы эффективного выполнения запросов к БД, для чего строятся дополнительные структуры, например индексы. В физической модели содержится информация обо всех объектах БД (таблицах, индексах, процедурах и пр.) и используемых типах данных. Физическая модель зависит от конкретной СУБД. Одной и той же логической модели может соответствовать несколько разных физических моделей. Физическое проектирование является начальным этапом реализации БД.
RDBS и ориентированные на записи системы организованы на основе стандарта B-Tree или методе доступа, основанном на индексации – Indexed Sequential Access Method (ISAM) и являются стандартными системами, использующимися в большинстве современных программных продуктов. Для обеспечения комбинирования таблиц для определения связей между данными, которые практически полностью отсутствуют в большинстве программных реализаций B-Tree и ISAM, используется языки, подобные SQL
(IBM), Quel (Ingres) и RDO
(Digital Equipment), причем стандартом отрасли в настоящее время стал язык SQL, поддерживаемый всеми производителями реляционных СУБД.
Оригинальная версия SQL – это интерпретируемый язык, предназначенный для выполнения операций над базами данных. Язык SQL был создан как интерфейс для взаимодействия с базами данных, основанными на реляционной теории. Реальные приложения обычно написаны на других языках, генерирующих код на языке SQL и передающих их в СУБД в виде текста в формате ASCII. Нужно отметить также, что практически все реальные реляционные (и не только реляционные) системы помимо реализации стандарта ANSI SQL (SQL2), включают в себя дополнительные расширения, например, поддержка архитектуры клиент-сервер или средства разработки приложений.
Строки таблицы составлены из полей, заранее известных базе данных. В большинстве систем нельзя добавлять новые типы данных. Каждая строка в таблице соответствует одной записи. Положение данной строки может изменяться вместе с удалением или вставкой новых строк. Чтобы однозначно определить элемент, ему должны быть сопоставлены поле или набор полей, гарантирующих уникальность элемента внутри таблицы. Такое поле или поля называются первичным ключом (primary key)
таблицы и часто являются числами. Если одна таблица содержит первичным ключ другой, это позволяет организовать связь между элементами разных таблиц. Это поле называется внешним ключом (foreign key)
.
Так как все поля одной таблицы должны содержать постоянное число полей заранее определенных типов, приходится создавать дополнительные таблицы, учитывающие индивидуальные особенности элементов, при помощи внешних ключей. Такой подход сильно усложняет создание сколько-нибудь сложных взаимосвязей в базе данных. Реляционные базы данных обладают еще рядом недостатков:
– высокая трудоемкость манипулирования информацией и изменения связей, поскольку появление большого количества таблиц в результате логического проектирования затрудняет понимание структуры данных;
- требуют большего объема внешней памяти по сравнению с другими моделями;
- далеко не всегда предметную область можно представить в виде совокупности таблиц. Несмотря на рассмотренные выше недостатки реляционных баз данных, они обладают рядом достоинств:
разделение таблиц разными программами; полная независимость данных. При изменении структуры реляционной базы данных изменения, которые требуется произвести в прикладных программах, минимальны;
простота и доступность для понимания конечным пользователем. Единственной информационной конструкцией является таблица;
при проектировании реляционных БД применяются строгие правила, базирующиеся на математическом аппарате;
для построения запросов и написания прикладных программ нет необходимости знания конкретной организации БД во внешней памяти;
развернутый ―код возврата‖ при ошибках; высокая скорость обработки запросов (команда SELECT языка SQL; результатом выборки является таблица, которая содержит поля, удовлетворяющие заданному критерию).
3.5 Объектно-реляционные методы
Объектно-реляционные адаптеры.
Этот метод предполагает использование так называемого объектно-реляционного адаптера, который автоматически выделяет программные объекты и сохраняет их в реляционных базах данных. Объектноориентированные приложение работает как рядовой пользователь СУБД. Несмотря на некоторое снижение производительности, такой вариант позволяет программистам целиком сконцентрироваться на объектно-ориентированной разработке. Кроме того, все имеющиеся на предприятии приложения по-прежнему могут обращаться к данным, хранящимся в реляционной форме(рис.1).
Некоторые объектные СУБД, например GemStone компании GemStone Systems, могут сами выполнять роль мощного объектно-реляционного адаптера, позволяя объектноориентированным приложениям обращаться к реляционным БД.
Объектно-реляционные адаптеры, такие как Odapter компании Hewlett-Packard для СУБД Oracle, можно с успехом использовать во многих областях, например в качестве связующего ПО, объединяющего объектно-ориентированные приложения с реляционными СУБД. Объектно-реляционные шлюзы
. При использовании такого метода пользователь взаимодействует с БД при помощи языка ООСУБД, а шлюз заменяет все объектноориентированные элементы этого языка на их реляционные компоненты. За это опять приходиться расплачиваться производительностью. Например, шлюз должен преобразовать объекты в набор связей, сгенерировать оригинальные идентификаторы (original identifier – OID) объектов и передать это в реляционную БД. Затем шлюз должен каждый раз, когда используется интерфейс реляционной СУБД, преобразовывать OID, найденный в базе, в соответствующий объект, сохраненный в РСУБД.
Производительность в рассмотренных двух подходах зависит от способа доступа к реляционной базе данных. Каждая РСУБД состоит из двух уровней: уровня управления данными (data manager layer) и уровня управления носителем (storage manager layer). Первый из них обрабатывает операторы на языке SQL, а второй отображает данные в базу. Шлюз или адаптер могут взаимодействовать как с уровнем данных (то есть обращаться к РСУБД при помощи SQL), так и с уровнем носителя (вызовами процедур низкого уровня). Производительность в первом случае намного ниже (например, система OpenODB фирмы Hewlett-Packard, которая может выполнять роль шлюза, поддерживает только на высоком уровне).
Гибридные СУБД
. Еще одним решением может стать создание гибридных объектнореляционных СУБД, которые могут хранить и традиционные табличные данные, и объекты. Многие аналитики считают, что
будущее за такими гибридными БД. Ведущие поставщики реляционных СУБД добавляют к своим продуктам объектно-ориентированные средства. В частности, Sybase и Informix в версиях СУБД ввели поддержку объектов.
Использование Применение объектно-
объектно-реляционного реляционного интерфейса адаптера (Gateway Approach) (Object-relational Interface)
Шлюз между объектной Гибридная
и реляционной СУБД объектно-реляционная СУБД
(OO-Layer Approach) (Unified DBMS)
Рис.1. Возможные подходы к объединению объектных и реляционных БД.
3.6 Объектно-ориентированные базы данных
Объектно-ориентированные базы данных ODBMS применяются для обеспечения управления базами данных приложениями, построенными в соответствии с концепцией объектноориентированного программирования. Объектная технология расширяет традиционную методику разработки приложений новым моделированием данных и методами программирования. Для повторного использования кода и улучшения сохранности целостности данных в объектном программировании данные и код для их обработки организованы в объекты. Таким образом, практически полностью снимаются ограничения на типы данных.
Если данные состоят из коротких, простых полей фиксированной длины (имя, адрес, баланс банковского счета), то лучшим решением является применение реляционной базы данных. Если, однако, данные содержат вложенную структуру, динамически изменяемый размер, определяемые пользователем произвольные структуры (мультимедиа, например), представление их в табличной форме будет, как минимум, непростым. В то же время в ООСУБД каждая определенная пользователем структура – это объект, непосредственно управляемый базой данных.
В РСУБД связи управляются пользователем, создающим внешние ключи. Затем для обнаружения связей динамически во время выполнения система просматривает две (или больше) таблицы, сравнивая внешние ключи до достижения соответствия. Этот процесс, называемый объединением (join), является слабой стороной реляционной технологии. Более двух или трех уровней объединений – сигнал, чтобы искать лучшее решение. В ООСУБД пользователь просто объявляет связь, и СУБД автоматически генерирует методы управления, динамически создавая, удаляя и пересекая связи. Ссылки при этом прямые, нет необходимости в просмотре и сравнении или даже поиске индекса, который может сильно сказаться на производительности. Таким образом, применение объектной модели предпочтительнее для баз данных с большим количеством сложных связей: перекрестных ссылок, ссылок, связывающих несколько объектов с несколькими (many-to-many relationships) двунаправленными ссылками.
В отличие от реляционных, ООСУБД полностью поддерживают объектно-ориентированные языки программирования. Разработчики, применяющие С++ или Smalltalk, имеют дело с одним набором правил (позволяющих использовать такие преимущества объектной технологии, как наследование
, инкапсуляция
и полиморфизм
). Разработчик не должен прибегать к трансляции объектной модели в реляционную и обратно. Прикладные программы обращаются и функционируют с объектами, сохраненными в базе данных, которая использует стандартную объектно-ориентированную семантику языка и операции. Напротив, реляционная база данных требует, чтобы разработчик транслировал объектную модель к поддерживаемой модели данных и включил подпрограммы, чтобы обеспечить это отображение во время выполнения. Следствием являются дополнительные усилия при разработке и уменьшение эффективности.
И, наконец, ООСУБД подходят (без трансляций между объектной и реляционной моделями) для организации распределенных вычислений. Традиционные базы данных (в том числе и реляционные и некоторые объектные) построены вокруг центрального сервера, выполняющего все операции над базой. Такая архитектура имеет ряд недостатков, главным из которых является вопрос масштабируемости. Рабочие станции (клиенты) имеют вычислительную мощность порядка 30 - 50 % мощности сервера базы данных, то есть большая часть вычислительных ресурсов распределена среди клиентов. Поэтому все больше приложений, и в первую очередь базы данных и средства принятия решений, работают в распределенных средах, в которых объекты (объектные программные компоненты) распределены по многим рабочим станциям и серверам и где любой пользователь может получить доступ к любому объекту. Благодаря стандартам межкомпонентного взаимодействия все эти фрагменты кода комбинируются друг с другом независимо от аппаратного, программного обеспечения, операционных систем, сетей, компиляторов, языков программирования, различных средств организации запросов и формирования отчетов и динамически изменяются при манипулировании объектами без потери работоспособности. Все ООСУБД по определению поддерживают сохранение и разделение объектов. Но, когда дело доходит до практической разработки приложений на разных ООСУБД, проявляется множество отличий в реализации поддержки трех характеристик:
Целостность;
Масштабируемость; Отказоустойчивость.
Отметим, что ООБД не требуют многих из тех внутренних функций и механизмов, которые столь привычны и необходимы в реляционных БД. Например, при небольшом числе пользователей, длинных транзакциях и незначительной загрузке сервера объектные СУБД не нуждаются в поддержке сложных механизмов резервного копирования/восстановления. Для иллюстрации рассмотрим механизм кэширования объектов. Большинство объектных СУБД помещают код приложения непосредственно в то же адресное пространство, где работает сама СУБД. Благодаря этому достигается повышение производительности часто в 10-100 раз по сравнению с раздельными адресными пространствами. Но при такой модели объект с ошибкой может повредить объекты и разрушить базу данных.
Существуют два подхода к организации реакции СУБД для предотвращения потери данных. Большинство систем передают приложению указатели на объекты, и рано или поздно такие указатели обязательно становятся неверными. Так, они всегда неправильны после перехода объекта к другому пользователю (например, после перемещения на другой сервер). Если программист, разрабатывающий приложение, пунктуален, то ошибки не возникает. Если же приложение попытается применить указатель в неподходящий для этого момент, то в лучшем случае произойдет крах системы, в худшем – будет утеряна информация в середине другого объекта и нарушится целостность базы данных.
Есть метод, лучший, чем использование прямых указателей (Ошибка! Источник ссылки не найден.
). СУБД добавляет дополнительный указатель и при необходимости, если объект перемещается, система может автоматически разрешить ситуацию (перезагрузить, если это необходимо, объект) без возникновения конфликтной ситуации.
Применение косвенной адресации позволяет отслеживать частоту вызовов объектов для организации эффективного механизма обмена. Это свойство необходимо для реализации масштабируемости баз данных. Классическая схема клиент-сервер, где основная нагрузка приходится на клиента (такая архитектура называется еще ―толстый клиент-тонкий сервер‖), лучше справляется с этой задачей, чем мэйнфреймовая структура, однако ее все равно нельзя масштабировать до уровня предприятия. Благодаря многозвенной архитектуре клиентсервер (N-Tier architecture)
происходит равномерное распределение вычислительной нагрузки между сервером и конечным пользователем. Нагрузка распределяется по трем и более звеньям, обеспечивающим дополнительную вычислительную мощность.
Объект
Приложение
?!
Безопасная модель
Объект
Рис.2.Типы адресаций
Еще одно необходимое качество базы данных – это отказоустойчивость. Существуют несколько способов обеспечения отказоустойчивости:
резервное копирование и восстановление; распределение компонентов; независимость компонентов; копирование.
Программист определяет потенциально опасные участки кода и вставляет в программу некоторые действия, соответствующие началу транзакции – сохранение информации, необходимой для восстановления после сбоя, и окончанию транзакции – восстановление или, в случае невозможности, принятие каких-то других мер, например, отправка сообщения администратору. В современных СУБД этот механизм обеспечивает восстановление в случае возникновения практически любой ошибки системы, приложения или компьютера.
В мэйнфреймовой архитектуре единственным источником сбоев была центральная ЭВМ. При переходе к распределенной многозвенной организации ошибки могут вызывать не только компьютеры, включенные в сеть, но и коммуникационные каналы. В многозвенной архитектуре при сбое одного из звеньев без специальных мер результаты работы других окажутся бесполезными. Поэтому при разработке распределенных систем обеспечивается принципиально более высокий уровень обеспечения отказоустойчивости.
Современные распределенные СУБД обладают следующими свойствами:
прозрачный доступ ко всем объектам независимо от их местоположения, благодаря чему пользователю доступны все сервисы СУБД и может производиться перераспределение компонентов без нежелательных последствий.
так называемый ―трехфазный монитор транзакций‖ (third-party transaction monitor), благодаря которому транзакция выполняется не в два, а в три этапа – сначала посылается запрос о готовности к транзакции.
Если один из компонентов выйдет из строя, система, созданная в соответствии только с вышеизложенными доводами, приостановит работу всех пользователей и прервет все транзакции. Поэтому важно такое свойство СУБД, как независимость компонентов. При сетевом сбое сеть разделяется на части, компоненты каждой из которых не могут сообщаться с компонентами другой части. Для того, чтобы сохранить возможность работы внутри каждой такой части, необходимо дублирование критически важной информации внутри каждого сегмента. Современные системы позволяют администратору базы данных динамически определять сегменты сети, варьируя таким образом уровень надежности всей системы в целом.
И, наконец, о копировании (replication) данных. Простейшим способом является добавление к каждому (основному) серверу резервного. После каждой операции основной сервер передает измененные данные резервному, который автоматически включается в случае выхода из строя основного. Естественно, такая схема не лишена недостатков. Во-первых, это приводит к значительным накладным расходам при дублировании данных, что не только сказывается на производительности, но и само по себе является потенциальным источником сбоев. Вовторых, в случае сбоя, повлекшего за собой разрыв соединения между двумя серверами, каждый из них должен будет работать в своем сегменте сети в качестве основного сервера, причем изменения, сделанные на серверах за время работы в таком режиме, будет невозможно синхронизовать даже после восстановления работоспособности сети. Более совершенным является подход, когда создается необходимое (подбираемое в соответствии с требуемым уровнем надежности) число копий в сегменте. Таким образом увеличивается доступность копий и даже (при распределении нагрузки между серверами) повышается скорость чтения. Проблема невозможности обновления данных несколькими серверами одновременно в случае их взаимной недоступности решается за счет разрешения проведения модификаций только в одном из сегментов, например имеющем наибольшее число пользователей. При хорошо настроенной схеме кэширования затраты на накладные расходы при дублировании модифицированных данных близки к нулю.
3.7 Стандарты объектных баз данных
Для обеспечения переносимости приложений (приложение может работать на разных СУБД) и совместимости с СУБД (может взаимодействовать с разными СУБД), естественно, необходима выработка стандартов. В области объектных СУБД в настоящее время выработаны стандарты для:
объектной модели; языка описания объектов;
языка организации запросов (Object Query Language – OQL
);
―связующего‖ языка (C++ и Smalltalk); администрирования; обмена (импорт/экспорт); интерфейсов инструментария и др.
Стандарт ODMG-93 включает в себя средства для построения законченного приложения, которое будет работать (после перекомпиляции) в любой совместимой с этой спецификацией ООСУБД. В книгу ODMG-93 входят следующие разделы:
Язык определения объектов (Object Definition Language – ODL);
Язык объектных запросов (Object Query Language – OQL);
Связывание с C++;
Связывание со Smalltalk.
Рис.3 показывает работоспособную схему для построения приложения на стандартных языках программирования, в процессе которой автоматически генерируются метаданные, заголовочные файлы и методы.
ODL.
В качестве языка определения объектов (ODL) ODMG был выбран существующий язык IDL (Interface Definition Language – язык описания интерфейсов), который был дополнен такими необходимыми для объектных БД свойствами, как определение коллекций, двунаправленных связей типа ―многие-ко-многим‖, ключей и др. В сочетании со средствами языка IDL определения атрибутов
и операций, это позволяет определять практически любые объекты. Все дополнения реализованы в виде доопределения методов, что обеспечивает совместимость со стандартами OMG, например стандартом CORBA.
OQL
. За основу языка OQL была взята команда SELECT языка SQL2 и добавлены возможность направлять запрос к объекту или коллекции объектов и возможность вызывать методы в рамках одного запроса. Данные, полученные в результате запроса, могут быть скалярными (включая кортежи), объектами или коллекциями объектов.
C++.
Спецификация ODMG-93 позволяет программистам легко использовать объекты, в то время как ООСУБД прозрачным образом управляет ими. При определении стандарта члены ODMG руководствовались следующими принципами:
Использование стандартных компиляторов обеспечивается тем, что все расширения реализуются средствами языка – библиотеками классов и перегрузкой операторов.
Определение временных экземпляров (Transient Instance) и экземпляров, создаваемых на длительный срок (Transient Instance) при помощи оператора new(). При перегрузке оператора new() оба типа экземпляров могут создаваться от одного класса, который может существовать продолжительное время.
Обеспечение устойчивости через стандартный механизм наследования; пользователь может определять экземпляры временные и рассчитанные на продолжительное использование средствами оригинальной версии языка.
Использование специального механизма указателей (Smart Pointers). Связи между объектами объявляются при помощи шаблона Ref<> и перегрузки оператора ->; это позволяет использовать специальные указатели как обычные. Smalltalk
. ODMG-93 поддерживает ту же объектную
модель для Smalltalk, что и для С++, IDL и запросы на языке OQL; это позволяет разделять один и тот же объект пользователям С++ и Smalltalk.
Рис.3 Схема использования ODL для построения приложения.
Вопросы для самопроверки
1. С помощью компьютера текстовую информацию можно:
а) хранить, получать и обрабатывать;
б) только хранить;
в)только получать;
г) только обрабатывать.
2. Устройством ввода текстовой информации является:
а) мышь;
б) экран дисплея;
в) клавиатура;
г) дискета.
3. Устройством вывода текстовой информации является:
а) клавиатура;
б) экран дисплея;
в)дисковод;
г) мышь.
4. Текстовый редактор — это программа, предназначенная для:
а) работы с текстовой информацией в процессе делопроизводства, редакционно-издательской деятельности и др.;
б) работы с изображениями в процессе создания игровых программ;
в) управления ресурсами .ПК при создании документов;
г) автоматического перевода с символических языков в машинные коды.
5. Текстовый редактор может быть использован для:
а) сочинения музыкального произведения;
б) рисования;
в) написания сочинения;
г) совершения вычислительных операций.
6. Пропущено слово в ряду: «символ — ... — строка — фрагмент текста». Это слово: а)слово;
б) абзац;
в) страница;
г) текст.
7. К числу основных преимуществ работы с текстом в текстовом редакторе (по сравнению с пишущей машинкой) следует назвать:
а) возможность многократного редактирования текста;
б) возможность более быстрого набора текста;
в) возможность уменьшения трудоемкости при работе с текстом;
г) возможность использования различных шрифтов при наборе текста.
8. Основными функциями текстового редактора являются (является):
а) копирование, перемещение, уничтожение и сортировка фрагментов текста;
б)создание, редактирование, сохранение, печать текстов;
в) управление ресурсами ПК и процессами, использующими эти ресурсы при создании
текста;
г) автоматическая обработка информации, представленной в текстовых файлах.
9. Примером фактографической базы данных (БД) является БД, содержащая:
а) сведения о кадровом составе учреждения;
б) законодательные акты;
в) приказы по учреждению;
г) нормативные финансовые документы.
10. Примером документальной базы данных является БД, содержащая:
а) законодательные акты;
б) сведения о кадровом составе учреждения;
в) сведения о финансовом состоянии учреждения;
г) сведения о проданных билетах.
11. Ключами поиска в системе управления базами данных называются:
а) диапазон записей файла БД, в котором осуществляется поиск;
б) логические выражения, определяющие условия поиска;
в) поля, по значению которых осуществляется поиск;
г) номера записей, удовлетворяющих условиям поиска;
д) номер первой по порядку записи, удовлетворяющей условиям поиска.
12. Сортировкой называют:
а) процесс поиска наибольшего и наименьшего элементов массива;
б) процесс частичного упорядочивания некоторого множества;
в) любой процесс перестановки элементов некоторого множества;
г) процесс линейного упорядочивания некоторого множества;
д) процесс выборки элементов множества, удовлетворяющих заданному условию.
13. Набор текста в текстовом редакторе осуществляется с помощью:
а) мыши; б)сканера;
в) модема;
г) клавиатуры.
14. Символ, вводимый с клавиатуры при наборе текста, отображается на экране дисплея в позиции, определяемой:
а) задаваемыми координатами;
б) положением курсора;
в) адресом;
г) положением предыдущей набранной буквы.
15. Курсор — это:
а) устройство ввода текстовой информации;
б) клавиша на клавиатуре;
в) наименьший элемент изображения на экране;
г) отметка на экране дисплея, указывающая позицию, в которой будет отображен вводимый с клавиатуры символ.
16. Сообщение о том, где находится курсор:
а) указывается в строке состояния текстового редактора;
б) указывается в меню текстового редактора;
в) указывается в окне текстового редактора;
г) совсем не указывается на экране.
17. Для переключения режимов при наборе прописных и строчных букв в текстовых редакторах, как правило, служит клавиша: а) <Caps Lock>;
б) <Shift >;
в) <Enter>;
г) <Ctrl>.
18. При наборе текста одно слово от другого отделяется:
а) точкой;
б) пробелом;
в) запятой;
г) двоеточием.
19. Редактирование текста представляет собой:
а) процесс внесения изменений в имеющийся текст;
б) процедуру сохранения текста на диске в виде текстового файла;
в) процесс передачи текстовой информации по компьютерной сети;
г) процедуру считывания с внешнего запоминающего устройства ранее созданного текста.
20. Операция не имеет признака, по которому подобраны все остальные операции из приведенного ниже списка:
а) удаление фрагмента текста;
б) форматирование текста;
в) перемещение фрагмента текста;
г) сохранение текста;
д) копирование текста.
21. При редактировании текста для удаления неверно набранного символа используется клавиша:
а) <Insert>;
б) <Enter>;
в) <Esc>;
г) <Delete>.
22. Клавиша <Backspace> используется для удаления:
а) символа, стоящего слева от курсора;
б) символа, находящегося в позиции курсора;
в) символа, расположенного справа от курсора;
г) целиком всей строки.
23. Процедура форматирования текста предусматривает:
а) запись текста в буфер;
б) удаление текста в Корзину;
в) отмену предыдущей операции, совершенной над текстом;
г) автоматическое расположение текста в соответствии с определенными правилами.
24. В процессе форматирования текста меняется (меняются):
а) параметры страницы;
б) размер шрифта;
в) расположение текста;
г) последовательность набранных символов.
25. Копирование текстового фрагмента в текстовом редакторе предусматривает, в первую очередь:
а) указание позиции, начиная с которой должен копироваться фрагмент;
б) выделение копируемого фрагмента;
в) выбор соответствующего пункта меню;
г) открытие нового текстового окна.
26. Сохранение созданного и отредактированного текста осуществляется в режиме: а) работы с файлами;
б) ввода/редактирования;
в) поиска по контексту и замены;
г) орфографического контроля.
27. Продолжите, выбрав нужное понятие:
«Библиотека — каталог»; «Книга — оглавление»; «Текстовый редактор — ...». а) текст;
б) окно;
в) рабочее поле;
г) меню.
28. Меню текстового редактора — это:
а) часть его интерфейса, обеспечивающая переход к выполнению различных операций над текстом;
б) подпрограмма, обеспечивающая управление ресурсами ПК при создании документа;
в) своеобразное окно, через которое текст просматривается на экране;
г) информация о текущем состоянии текстового редактора.
29. Для выбора необходимого раздела меню текстового редактора, как правило, используются:
а) клавиша <Enter>;
б) клавиши управления курсором;
в) клавиша <Esc>;
г) другие функциональные клавиши.
30. Предположим, что курсор находится в позиции одного из разделов меню. После нажатия клави-nm<Enter>:
а) будет осуществлен вызов данного раздела меню;
б) будет осуществлен возврат из данного раздела меню в рабочее поле текстового редактора;
в) произойдет перемещение курсора на другой раздел меню;
г) ничего не случится.
31. Возврат из вызванного раздела в меню текстового редактора, как правило, осуществляется по нажатию клавиши: а) <Enter>;
б) <Esc>;
в) управления курсором;
г) <пробел>.
32. Поиск слова в тексте по заданному образцу является процессом:
а) обработки информации;
б) хранения информации;
в) передачи информации;
г) уничтожения информации.
ГЛАВА 4. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ОБРАБОТК ЧИСЛОВОЙ ИНФОРМАЦИИ
4.1 Табличный процессор Microsoft Excel
Для обработки числовой информации, как правило, применяются такие информационные технологии, как табличные процессоры
(электронные таблицы). Электронная таблица
– это специальная модель структурирования, представления и обработки произвольной информации, тесно связанная и с текстовыми документами, и с базами данных. Основное назначение электронных таблиц – автоматизация рутинных табличных расчетов
.
Отличительными особенностями функциональных возможностей табличных процессоров от других базовых систем являются:
- широкие возможности по форматированию таблиц (выбор формы представления данных в таблице, определение типа данных, автоматическое оформление таблиц и данных и т.д.),
- вычисления (математические, статистические, финансовые, функции даты и времени, логические и т.д.),
- создание и работа с объектами деловой компьютерной графики (возможность построения двух- и трехмерных диаграмм),
- выполнение табличными процессорами функций баз данных (заполнение таблиц аналогично заполнению баз данных, сортировка по ключам, обработка запросов к базе данных и т.д.),
- моделирование (поиск оптимальных решений для многих задач управления с помощью простых встроенных приемов),
- программирование с помощью встроенных языков макрокоманд и макрофункций, проектирование элементов управления для быстрого запуска созданных программ.
Наиболее популярными в мире табличными процессорами являются Microsoft Excel, Corel Quattro, Lotus. В России в настоящее время наиболее распространение получил табличный процессор Microsoft Excel, входящий в интегрированный пакет Microsoft Office (возможно, потому, что это единственный полностью русифицированный современный табличный процессор)
Microsoft Excel является мощным программным средством для работы с таблицами данных, позволяющим вычислять значения, упорядочивать, анализировать и графически представлять различные виды данных. Популярность Microsoft Excel объясняется тем, что табличный способ представления информации существенно упрощает выполнение финансовых, научных и любых других видов расчетов.
Microsoft Excel дает возможность:
- проводить сложные вычисления как с использованием оригинальным расчетных формул, так и с применением стандартных математических, статистических, финансовых и иных функций,
- осуществлять табличную обработку данных и представлять результаты расчетов в виде графиков и диаграмм,
- планировать, прогнозировать и распределять ресурсы,
- составлять статистические сводки и калькуляции, проводить аналитические расчеты и др.
Таблица поставляется как составляющая часть (прикладная программа) программы Microsoft Office и может быть установлена на компьютер мануальным путем с диска Office, отдельно (независимо) от других программ из набора электронного офиса.
Excel совместима с другими приложениями Microsoft Office, а так же подобными себе таблицами и базами данных других производителей, что позволяет Excel импортировать в свои таблицы, объекты из других прикладных программ и передавать (экспортировать) свои таблицы для встраивания в другие объекты. Excel поддерживает новейший стандарт в обмене данными, который называется OLE 2.0 (Object Linking and Embedding).
Таблица предполагает совместную работу с прикладными программами Microsoft Office - Microsoft Outlook
и Подшивка Office
.
4.2 Особенности работы в Microsoft Excel
Для обмена данными таблицы с другими приложениями и внешними пользователями может использоваться Панель Web. Эта панель команд облегчает просмотр файлов Microsoft Excel и Office, связь с которыми устанавливается гиперссылками. Панель может работать вместе с программой просмотра Web. Таблица может создавать гиперссылки для перехода к другим файлам Office на компьютере пользователя, в сети Интранет или Интернет, либо локальных сетях.
Для обеспечения безопасности Microsoft Excel может выводить предупреждение при открытии книг, содержащих макросы, в которых могут находиться вирусы. Для защиты от вирусов такие файлы могут быть открыты с отключением макросов.
ИТЕРАКТИВНАЯ ПОМОЩЬ
- Следует также упомянуть о различных помощниках (Ассистентах), которые помогают пользователю задавать функции и выдают рекомендации, если существует более простой метод решения текущей задачи. Ими являются Мастера и Помощник по Office. Программа обладает мошной Справочной системой и Подсказками для кнопок панелей, элементов диалоговых окон, команд и объектов окна программы. Все объекты программы обладают контекстным меню.
КОНФИГУРИРОВАНИЕ ПРОГРАММЫ EXCEL
- Программу Excel можно настраивать в соответствии с индивидуальными запросами очень широкого круга пользователей. Каждый пользователь программы Excel, определив круг наиболее часто используемых функций, может организовать работу с ними наиболее удобным для себя образом. С другой стороны, те функции программы, которые никогда не используются, можно вообще убрать из конфигурации, чтобы сэкономить ресурсы компьютера и повысить эффективность обработки. В программе используются общие для Microsoft Office средства проверки правописания и общие средства рисования.
СТРУКТУРА ДОКУМЕНТОВ
- Каждый файлы являются книгой с несколькими рабочими листами, что является существенным преимуществом при связывании данных в таблицах и облегчает анализ данных. Количество листов в книге по умолчанию может быть задано пользователем. Книги, могут содержать до 255 таблиц, диаграмм или VBA-программ в одном файле. Рабочий лист - это сами таблицы, диаграммы или текст, с которым работает пользователь. Рабочий лист несет до 32 000 символов в ячейке и до 65 536 строк на листе. В Excel возможна отмена до 16 последних действий для листов, не содержащих ошибок.
ПОСТРОЕНИЕ ТАБЛИЦ
- Все данные таблицы вводятся в так называемые ячейки, которые находятся на пересечении строк и столбцов таблицы. Ввод осуществляется с клавиатуры либо применяются средства быстрого Автозаполнения, Автоввода, Автозамены и Маркер заполнения.
По умолчанию содержимое ячейки представляется программой Excel в стандартном формате, который устанавливается при запуске программы. Например, для чисел и текстов задается определенный вид и размер шрифта. Пользователь имеет возможность установить формат по своему усмотрению с помощью функций форматирования. Для облегчения форматирования предусмотрены такие средства быстрого форматирования как автоформат, формат по образцу и другие. Формату подлежит область рабочих листов и диаграмм.
ТАБЛИЧНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ
- Возможность использования формул и функций является одним из важнейших свойств программы обработки электронных таблиц. Текст формулы, которая вводится в ячейку таблицы, должен начинаться со знака равенства (=), чтобы программа Excel могла отличить формулу от текста. После знака равенства в ячейку записывается математическое выражение, содержащее аргументы, арифметические операции и функции.
В качества аргументов в формуле обычно используются числа и адреса ячеек. Формула может содержать ссылки на ячейки, которые расположены на другом рабочем листе или даже в таблице другого файла. Однажды введенная формула может быть в любое время модифицирована. Встроенный Менеджер формул помогает пользователю найти ячейки, содержащие ошибочные данные или неправильную ссылку в большой таблице. Для отслеживания зависимостей между ячейками служат трассировки, позволяющие определить влияющие и зависимые ячейки и тем самым быстрее найти ошибки при введении формул.
Кроме того, программа Excel позволяет работать со сложными формулами, содержащими несколько операций. Для наглядности можно включить текстовый режим, тогда программа Excel будет выводить в ячейку не результат вычисления формулы, а собственно формулу. Возможно создание формул и имен, ссылающихся на одинаковые ячейки или диапазоны в нескольких последовательных листах одной книги. Заголовки строк и столбцов могут быть использованы как ссылки в формулах без создания имен.
При редактировании формулы все ячейки и диапазоны, ссылки на которые используются в формуле, подсвечиваются рамками. Причем цвета рамок соответствуют цветному выделению ссылок.
Средствами автоматизации вычислений являются функции Автосумма и Автовычисления - при выделении диапазона сумма ячеек этого диапазона выводится в строке состояния.
ФУНКЦИИ
- Для выполнения табличных вычислений нужны формулы. Поскольку некоторые формулы и их комбинации встречаются очень часто, то программа Excel предлагает более 200 заранее запрограммированных формул, которые называются функциями. Мастер функций, используя Палитру формул, поможет пользователю в создании формул, автоматически исправляя наиболее общие ошибки. Справочная система обеспечивает подсказки по ходу работы.
Если при использовании команды Вставить функцию пользователь точно не знает названия требуемой функции, он может просто ввести ее краткое описание, а помощник по Office подскажет какую функцию надо вставить.
ПОСТРОЕНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ДИАГРАММ
- Графические диаграммы оживляют сухие колонки цифр в таблице, поэтому в Excel включен Мастер диаграмм, который позволяет создавать диаграммы "презентационного качества".
Красивая трехмерная диаграмма не только радует глаз, но и улучшает качество документа. В программе MS Excel 5.0 появился новый тип трехмерных диаграмм - так называемые кольцевые диаграммы, которые дополняют поверхностные и сетчатые трехмерные диаграммы четвертой версии.
Диаграмму можно расположить рядом с таблицей или поместить ее на отдельном рабочем листе.
Мастер диаграмм является одним из наиболее мощных средств в программе Excel. Построение диаграммы с его помощью выполняется за несколько шагов. Мастеру указывается исходная область таблицы, тип диаграммы, используемые надписи и цвета.
ОБРАБОТКА СПИСКОВ
- Списки позволяют эффективно работать с большими однородными наборами данных.
Списком будем называть упорядоченный набор данных, имеющих одинаковую структуру. Например, списком является телефонный справочник, в котором приведены фамилии абонентов и номера их телефонов. Каждый элемент списка занимает одну строку, в которой данные распределяются по нескольким полям (столбцам). В программе Excel списки являются специальным видом таблиц, для которых имеются операции для их обработки. Списки могут рассматриваться как внутренние базы данных, в которых записями являются строки таблицы, а полями - столбцы.
В программе Excel автоматические фильтры позволяют отобразить только те части списка, которые нужны для выполнения определенной задачи.
АНАЛИЗ ДАННЫХ
- Для анализа больших списков данных в программе Excel предусмотрены специальные средства.
Под анализом данных здесь понимаются методы, позволяющие лучше понять тенденции и закономерности, которым подчиняются табличные данные. Опорные таблицы (Pivot Table), включенные в пятую версию программы Excel, предназначены для анализа соотношений между данными в списке. Опорные таблицы строятся с помощью Мастера таблиц за четыре шага. Структуру опорной таблицы можно легко изменить в интерактивном режиме путем перемещения названий полей данных из одной части таблицы в другую.
Кроме опорных таблиц, в программе Excel имеются и другие методы анализа наборов данных. Очень полезной является директива поиска решения уравнений, которая по заданным значениям полей находит другие значения, удовлетворяющие определенным соотношениям.
ОБЪЕДИНЕНИЕ И КОНСАЛИДАЦИЯ ДАННЫХ
- Состав функциональных возможностей Excel достаточно широк, гибок и применим в самых различных ситуациях. Например, чтобы собрать на один рабочий лист данные, поступившие от нескольких подразделений, можно воспользоваться средством консолидации. Одна формула позволит получить общий итог для всех данных, расположенных на многих рабочих листах. Такое средство есть и в других системах электронных таблиц, но при этом требуется точное совпадение структуры консолидируемых рабочих листов, что часто нарушается в реальной жизни. Excel может консолидировать не совпадающие по структуре, рабочие листы за счет того, что позволяет помечать необходимые данные на рабочих листах. Это дает возможность, например, свести воедино бюджеты подразделений, которые имеют разные статьи сметы.
БАЗЫ ДАННЫХ
- В комплект поставки Excel входит программа обработки внешних баз данных MS Query. Программа Query (Запрос) может работать с текстовыми файлами и с данными, которые были подготовлены следующими программами управления базами данных: Ms Access, dBASE, FoxPro, Oracle, Paradox, SQL Server. Набор данных, хранящийся на диске в формате, одной из перечисленных выше баз данных, будем называть внешней базой данных.
VISUAL BASIC
- Начиная с версии 5.0 в программу Excel включен специальный язык программирования, который получил название Visual Basic for Applications (VBA).
Введение достаточно мощного языка программирования в Excel делает эту программную платформу весьма привлекательной для профессионалов, которые занимаются разработкой специализированных прикладных систем. Обычным пользователям утилита позволяет создавать макросы для автоматизации часто повторяющихся операций, создавать кнопки для быстрого запуска макросов и автоматизировать рабочие листы с помощью имеющихся в арсенале программы форм.
ВЫВОД НА ПЕЧАТЬ
- Перед выводом на печать можно задать параметры страницы, еѐ расположение, поля и др. Функция Предварительный просмотр позволяет увидеть, как таблица будет выглядеть на листе. Откорректировать область печати позволяет команда Режим разметки в меню Вид. Колонтитул можно выбрать из встроенного списка с включением сведений об авторе, названия книги, даты и номеров страниц.
В настоящее время при ведении и развитии бизнеса невозможно обойтись без использования современных информационных технологий, поэтому в новейших версиях MS Excel пользователь может применять гипертекстовые, мультимедийные, графические и телекоммуникационные технологии, благодаря которым MS Excel из простого редактора электронных таблиц превратился в мощнейший инструмент для решения экономических и бизнес-задач.
4.3 Статистические пакеты
Статистические пакеты (StatSoft и др.) предназначены для сбора, обработки и статистического анализа больших массивов числовых данных в различных конкретных областях человеческой деятельности (экономике, социологии, производстве и т.д.) с целью выявления различных закономерностей и проверки соответствия построенных моделей реальных явлений и процессов с их фактическим протеканием. Эти пакеты включают базовую программу-оболочку (например, программу Statistica) , выполняющую стандартные функции, и набор пакетов расширения, каждый из которых предназначен для решения задач определенной области.
4.4 Математические пакеты
Математичесие пакеты (Waterloo, Mathworks, Mathsoft и др.) предназначены для выполнения сложных научных расчетов, проведения теоретических исследований, моделирования сложных технологических процессов. Математические пакеты, как и статистические, включают программу-оболочку (соответственно Maple, Matlab, Mathcad или др.) и набор пакетов расширения. Результаты расчетов представляются в табличном, графическом и даже формульном виде.
Вопросы для самопроверки
1. Электронная таблица — это:
а) прикладная программа, предназначенная для обработки структурированных в виде таблицы данных;
б) прикладная программа для обработки кодовых таблиц;
в) устройство персонального компьютера, управляющее его ресурсами в процессе обработки данных в табличной форме;
г) системная программа, управляющая ресурсами персонального компьютера при обработке таблиц.
2. Электронная таблица предназначена для:
а) осуществляемой в процессе экономических, бухгалтерских, инженерных расчетов обработки преимущественно числовых данных, структурированных с помощью таблиц; б) упорядоченного хранения и обработки значительных массивов данных;
в) визуализации структурных связей между данными, представленными в таблицах;
г) редактирования графических представлений больших объемов информации.
3. Электронная таблица представляет собой:
а) совокупность нумерованных строк и поименованных с использованием букв латинского алфавита столбцов;
б) совокупность поименованных с использованием букв латинского алфавита строк и нумерованных столбцов;
в) совокупность пронумерованных строк и столбцов;
г) совокупность строк и столбцов, именуемых пользователем произвольным образом.
4. Принципиальным отличием электронной таблицы от обычной является:
а) возможность автоматического пересчета задаваемых по формулам данных при изменении исходных;
б) возможность обработки данных, структурированных в виде таблицы;
в) возможность наглядного представления связей между обрабатываемыми данными;
г) возможность обработки данных, представленных в строках различного типа.
5. Строки электронной таблицы:
а) именуются пользователем произвольным образом;
б) обозначаются буквами русского алфавита;
в) обозначаются буквами латинского алфавита;
г) нумеруются.
6. Столбцы электронной таблицы:
а) обозначаются буквами латинского алфавита;
б) нумеруются;
в) обозначаются буквами русского алфавита;
г) именуются пользователем произвольным образом.
7. Для пользователя ячейка электронной таблицы идентифицируется:
а) путем указания имени столбца и номера строки, на пересечении которых располагается ячейка;
б) адресом машинного слова оперативной памяти, отведенного под ячейку;
в) специальным кодовым словом;
г) порядковым номером в таблице, считая слева направо и сверху вниз.
8. Вычислительные формулы в ячейках электронной таблицы записываются:
а) в обычной математической записи;
б) специальным образом с использованием встроенных функций и по правилам, принятым для записи выражений в языках программирования; в) по правилам, принятым для электронных таблиц;
г) по правилам, принятым для баз данных.
9. Выражение 3(А1+В1) : 5 (2В1—ЗА2), записанное в соответствии с правилами, принятыми в математике, в электронной таблице имеет вид: а) 3*(А1+В1)/(5*(2*В1-3*А2));
б) 3(А1+В1)/5(2В1-ЗА2);
в) 3(А1+В1): 5(2В1-ЗА2);
г) 3(А1+В1)/( 5(2В1-ЗА2)).
10. Среди приведенных формул отыщите формулу для электронной таблицы: а)АЗВ8+12;
б)А1=АЗ*В8+12;
в)АЗ*В8+12;
г) =АЗ*В8+12.
11. Запись формулы в электронной таблице не может включать в себя:
а) знаки арифметических операций;
б) числовые выражения;
в) имена ячеек;
г) текст.
12. При перемещении или копировании в электронной таблице абсолютные ссылки: а) не изменяются;
б) преобразуются вне зависимости от нового положения формулы;
в) преобразуются в зависимости от нового положения формулы;
г) преобразуются в зависимости от длины формулы.
13. При перемещении или копировании в электронной таблице относительные ссылки:
а) преобразуются в зависимости от нового положения формулы.
б) не изменяются;
в) преобразуются вне зависимости от нового положения формулы.
г) преобразуются в зависимости от длины формулы.
14. В ячейке Н5 электронной таблицы записана формула =B5*V5. При копировании данной формулы в ячейку Н7 будет получена формула: а) =$B5*V5;
б) =B5*V5;
15. В ячейке Н5 электронной таблицы записана формула =$В$5*5. При копировании в ячейку Н7 будет получена формула: а) =В$5*7;
б) =$В$5*7;
в) =$В$7*7;
г) =$В$5*5.
16. Диапазон в электронной таблице — это:
а) совокупность клеток, образующих в таблице область прямоугольной формы;
б) все ячейки одной строки;
в) все ячейки одного столбца;
г) множество допустимых значений.
17. Диапазон А2:В4 содержит следующее количество ячеек электронной таблицы: а) 8;
6)2;
в) 6;
г) 4.
ГЛАВА 5. ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
5.1 Средства обработки графической информации
Программные средства создания и обработки графической информации подразделяются на:
- графические редакторы, предназначенные преимущественно для создания и обработки плоскостных изображений;
- пакеты компьютерной графики для полиграфии, позволяющие дополнять текст иллюстрациями разного формата, создавать дизайн страниц и выводить полиграфическую продукцию на печать;
- программы двумерной анимации, используемые для создания динамических изображений и спецэффектов в кино;
- пакеты трехмерной анимации, используемые для создания рекламных и музыкальных клипов и кинофильмов.
Все компьютерные изображения разделяют на два типа: растровые и векторные.
Растровая графика
. Растровые графические изображения формируются в процессе преобразования графической информации из аналоговой формы в цифровую.
Можно создать растровое графическое изображение и непосредственно на компьютере с использованием графического редактора, загрузить с CD-ROM или DVD-ROM дисков, или «скачать» из Интернета.
Растровое изображение хранится с помощью точек различного цвета (пикселей), которые образуют строки и столбцы. Каждый пиксель имеет определенное положение и цвет.
Пиксель
– это минимальный участок изображения, которому независимым образом можно задать цвет.
Качество растрового изображения зависит от размера изображения (количества пикселей по горизонтали и вертикали) и количества цветов, которые могут принимать пикселы. Хранение каждого пикселя требует определенного количества бит (глубина цвета), которое зависит от количества цветов в изображении.
Растровые графические изображения многоцветных фотографий и иллюстраций получают с помощью сканера. Такие изображения обычно имеют большой размер и большую глубину цвета (24 или 36 бит на точку). В результате файлы, хранящие растровые изображения, имеют большой информационный объем.
Растровые изображения очень чувствительны к масштабированию (увеличению или уменьшению). При уменьшении растрового изображения несколько соседних точек преобразуются в одну, поэтому теряется разборчивость мелких деталей изображения. При увеличении – увеличивается размер каждой точки и появляется ступенчатый эффект, который можно увидеть невооруженным глазом.
Векторная графика
. Векторные графические изображения являются оптимальным средством для хранения высокоточных графических объектов (чертежи, схемы и т.д.), для которых имеет значение сохранение четких и ясных контуров. Системы компьютерного черчения и автоматизированного проектирования (САПР), программы обработки трехмерной графики базируются на векторной графике.
Векторные изображения формируются из объектов (точка, линия, окружность, прямоугольник и т.д.), которые хранятся в памяти компьютера в виде графических примитивов и описывающих их математических формул.
Достоинством векторной графики является то, что файлы, хранящие векторные графические изображения, имеют сравнительно небольшой объем. Важно также, что векторные графические изображения могут быть увеличены или уменьшены без потери качества. Это возможно, поскольку масштабирование изображений производится с помощью простых математических операций (умножения параметров графических примитивов на коэффициент масштабирования).
В зависимости от метода описания графических данных осуществляется и разбиение на типы графических редакторов.
Графический редактор
– это программа, предназначенная для создания различного рода изображений, начиная с простейших и заканчивая видеоматериалами.
РАСТРОВЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ РЕДАКТОРЫ (PaintBrush, PhotoShop) основаны на битовом методе передачи изображений.
Они обрабатывают достаточно подробные сканируемые образы. Выполняя ретуширование, изменение цветов, их оттенков и контрастов, растирание и штриховку, изменение направления тени и контуров. Длина битовых файлов велика из-за большого количества обрабатываемых экранных точек, что позволяет использовать большое количество цветов и детально редактировать изображение. Сканирование образа может быть осуществлено в черно-белом изображении, в серых оттенкахи тонах и цветным образом. Для растровых графических редакторов необходимо подобрать угол и тип растра (блочный, линейный, точечный и т.д.), разрешающую способность. Для цветных изображений регулируют яркость и контраст по каждому из цветов, составляющих гамму графического изображения. Готовые рисунки хранятся в отдельных файлах и могут быть доступны для использования.
5.2 Форматы графических файлов
Форматы графических файлов определяют способ хранения информации в файле (растровый или векторный), а также форму хранения информации (используемый алгоритм сжатия). Сжатие применяется для растровых графических файлов, т. к. они имеют обычно достаточно большой объем. Сжатие графических файлов отличаются от их архивации с помощью программ-архиваторов (RAR, ZIP, ARJ и т. д.) тем, что алгоритм сжатия включается в формат графического файла.
Некоторые форматы графических файлов являются универсальными, т.к. могут быть обработаны большинством графических редакторов. Некоторые программы обработки изображений используют оригинальные форматы, которые распознаются только самой создающей программой. Преимущество оригинальных форматов файлов состоит в том, что они позволяют сохранять изображения при меньшем размере файла. Рассмотрим некоторые форматы графических файлов более подробно:
Bit MaP image (BMP)
— универсальный формат растровых графических файлов, используется в операционной системе Windows. Этот формат поддерживается многими графическими редакторами и, в том числе, редактором Paint. Рекомендуется для хранения и обмена данными с другими приложениями.
Tagged Image File Format (TIFF)
— формат растровых графических файлов, поддерживается всеми основными графическими редакторами и компьютерными платформами. Включает в себя алгоритм сжатия без потери информации. Используется для обмена документами между различными программами. Рекомендуется для использования при работе с издательскими системами.
Graphics Interchange Format (GIF)
— формат растровых графических файлов, поддерживается приложениями для различных операционных систем. Включает алгоритм сжатия без потери информации, позволяющий уменьшить объем файла в несколько раз. Рекомендуется для хранения изображений, создаваемых программным путем (диаграмм, графиков и т. д.) и рисунков (типа аппликации) с ограниченным количеством цветов (до 256). Используется для размещения графических изображений на Web-страницах в Интернете. Portable Network Graphic (PNG)
— формат растровых графических файлов аналогичный формату GIF. Рекомендуется для размещения графических изображений на Web-страницах в
Интернете.
Joint Photographic Expert Group (JPEG)
— формат растровых графических файлов, который реализует эффективный алгоритм сжатия (метод JPEG) для отсканированных фотографий и иллюстраций. Алгоритм сжатия позволяет уменьшить объем файла в десятки раз, однако приводит к необратимой потере части информации. Поддерживается приложениями для различных операционных систем. Используется для размещения графических изображений на Web-страницах в Интернете, для электронных публикаций. Windows MetaFile (WMF)
— универсальный формат векторных графических файлов для
Windows-приложений. Используется для хранения коллекции графических изображений
Microsoft Clip Gallery.
Encapsulated PostScript (EPS)
— формат векторных графических файлов, поддерживается программами для различных операционных систем. Рекомендуется для печати и создания иллюстраций в настольных издательских системах.
CorelDRaw files (CDR)
— оригинальный формат векторных графических файлов, используемый в системе обработки векторной графики CorelDraw.
Если вы собираетесь работать с графическим файлом только в одном данном приложении, целесообразно выбрать оригинальный формат. Если же предстоит передавать данные в другое приложение, другую среду или иному пользователю, стоит использовать универсальный формат.
5.3 Основные инструменты графических редакторов
Векторный графический редактор Paint
Paint
— это удобный графический редактор, который входит в состав стандартных программ, устанавливаемых на компьютер вместе с Windows.
Подобный графический редактор поставлялся и с Window's которому, в свою очередь, предшествовал подобный редактор для DOS, который назывался Picture Maker.
Paint позволяет создавать рисунки в формате BMP, а также редактировать имеющиеся.
Интерфейс любого графического редактора имеет определенную графическую форму. Визуально это однооконная или несколькооконная программа, позволяющая создавать изображения. При этом экран монитора воспринимается как часть листа для рисования. Как правило, размеры изображения трудно сопоставлять с реальными, однако определенные режимы работы, относящиеся к увеличению масштаба, позволяют выполнить рисунок достаточно четко, несмотря на его дискретность.
Данный редактор способен загружать как цветные, так и черно-белые файлы, а его графический интерфейс представлен в виде:
1) информационной строки
, отображающей название графического файла и содержащей три горячие кнопки;
2) линейки меню
: файл, правка, вид, рисунок?
Режим «Рисунок» содержит четыре команды для сложной деформации рисунка: а) отразить — повернуть;
б) растянуть — наклонить;
в) обратить цвета;
г) атрибуты.
Здесь можно:
— перевернуть рисунок (зеркально или сверху вниз);
— повернуть его на 90, 180 или 270 градусов;
— растянуть;
— наклонить в процентном отношении, задав в каждом случае степень растяжки и степень наклона как по вертикали, так и по горизонтали. Режим «Обратить цвета» делает из картинки негатив.
Режим «Атрибуты» позволяет увеличить или уменьшить размеры рисунка, а также перевести рисунок из цветного в черно-белый и наоборот;
3) строки палитры
, предлагающей для создания рисунков не менее 24 цветов и их оттенков; 4) панели инструментов
с изображенными на ней пиктограммами:
— с помощью штрихпунктирного прямоугольника можно перетаскивать, копировать и вырезать изображение или его часть; — с помощью звезды можно выделенный блок всячески деформировать;
— ластик для удаления и корректировки частей рисунка:
— пипетка (выбор цветов) позволять взять цвет прямо : рисунка;
— заливка необходима для заполнения цветом ограниченных областей изображения;
— лупа (масштаб) позволяет рассматривать рисунок с увеличением в 1, 2, 6 и 8 раз;
— карандаш рисует выбранным цветом;
— кисточка имеет четыре варианта формы по три размер - в каждом и рисует линии различной толщины;
— распылитель (аэрограф) создает изображение брызг с пятнами различной величины: маленькие, средние и большие;
— надпись необходима для печати текста на рисунке; — прямая линия для соответственного изображения линий:
— кривая линия может быть изогнута дважды и создает плавные линии;
— прямоугольник — его изображение;
— многоугольник;
— овал (круг);
— округленный прямоугольник.
Любой рисунок из Paint можно вставить в документ MS Word, впрочем, как и любой файл формата BMP. Данная процедура может осуществляться двумя способами:
1) выделяем рисунок и с помощью контекстного меню копируем его в буфер обмена, а далее переходим в Word и с помощью контекстного меню копируем рисунок из буфера обмена на экран от текущей позиции курсора;
2) сохраняем рисунок на диске, а далее, открыв документ Word, воспользовавшись меню «Вставка» и выбрав подменю «Вставка рисунка», вставляем рисунок в документ от текущей позиции курсора.
5.4 Векторный графический редактор Pictor
Этот редактор — один из наиболее простых в использовании и применении. Его графический интерфейс использует режимы, оформленные в виде пиктограмм, и представлен в виде:
1) линейки меню
: установка, файл, правка, инструменты, шрифты:
— установка позволяет создавать контрольные копии созданных изображений;
— файл создает новые графические файлы, воспроизводит имеющиеся в наличии, сохраняет, осуществляет выход из данного режима;
— правка позволяет вносить изменения и корректировку графического изображения; — инструменты регулируют и изменяют режимы работы панелей инструментов;
— шрифты и их виды устанавливаются и изменяются в данном режиме меню; 2) панели инструментов
:
— стрелки перемещают изображение или его часть по полю окна редактора;
— штрихпунктирный прямоугольник выделяет, перемещает, копирует и вырезает
изображение или его часть; — карандаш вниз является ластиком;
— карандаш вверх выполняет стандартную функцию;
— плакатное перо осуществляет изображение линий большей толщины, чем карандаш;
— валик закрашивает ограниченные области рисунка;
— прямая линия;
— буквы позволяют создавать текст непосредственно на рисунке или вблизи него;
— незаштрихованные фигуры создают соответствующее изображения;
— заштрихованные фигуры изображаются уже в цвете;
3) панель регулировки толщины линий
(четыре варианта); 4) панель фонов заполнения ограниченной области рисунка; 5) панель выбора цвета
(до 256 цветов и их оттенков).
Используемые клавиши при работе с клавиатурой
Стрелки — соответствующее перемещение курсора по полю окна редактора.
+ — перевод клавиатуры в дополнительный режим.
Ноmе — перемещение курсора по диагонали вверх и влево.
End — перемещение курсора по диагонали вниз и влево.
Page Up — перемещение курсора по диагонали вверх и вправо.
Page Down — перемещение курсора по диагонали вниз и вправо.
Редактор Pictor содержит в своем составе набор файлов с уже готовыми графическими изображениями, позволяющий демонстрировать функции и возможности графического редактора.
5.5 Векторный графический редактор De Luxe
Графический интерфейс редактора представлен в виде: — линейки меню, состоящей из следующих режимов работы:
подсказка (помощь), рисунок, очистить, технологии, шаблон, шрифты, правка, выбор; — окна (поле) редактора; — панели инструментов:
1) точка;
2) перо изображает непрерывный контур;
3) прямая линия;
4) дуга изображает плавные изгибы линий в одном направлении;
5) заштрихованный прямоугольник;
6) заштрихованный круг (овал);
7) заштрихованные многоугольники;
8) чернильница для заполнения ограниченных областей рисунка;
9) распылитель (аэрограф) создает изображение брызг;
10) штрихпунктирный прямоугольник выделяет область для дальнейшей работы с ней;
11) пирамида создает уменьшающееся многоступенчатое изображение;
12) окно разбивает поле редактора на равные части;
13) лупа (масштаб) позволяет рассматривать рисунок с увеличением или уменьшением; 14) рука перемещает рисунок по полю редактора;
15) пипетка осуществляет цветовую заливку ограниченных областей графического изображения;
16) симметрия организует многочисленные отображения графического рисунка;
17) UNDO — очистка поля редактора;
18) CLR — ластик;
19) фоны заполнения; 20) форма курсора;
21) панель выбора цвета.
5.6 Растровый графический редактор Adobe Photoshop (АР)
Программа Adobe Photoshop (АР) — один из многочисленных пакетов для обработки, изменения, сохранения графических объектов.
АР позволяет работать с палитрой, калибровать, сканировать, импортировать и экспортировать, выделять области, контуры, рисовать/редактировать, выбирать цвета, слои, каналы и маски, фильтры, размер изображения и его разрешение, выполнять цветокоррекцию, преобразовывать изображения, осуществлять цветоделение, печатать изображения.
В программе пользователю предложены следующие палитры:
1) «Слои»;
2) «Каналы»;
3) «Контуры»;
4) «Кисти»;
5) «Параметры»;
6) «Синтез»;
7) «Каталог»;
8) «Дизайн»; 9) «Инфо»; 10) «Команды».
1.
Палитра «Слои»
используется для создания, копирования, объединения и удаления слоев, а также для создания слой-масок. Кроме того, эта палитра позволяет управлять отображением отдельных слоев.
2.
Палитра «Каналы»
используется для создания, дублирования и удаления каналов, для определения их параметров, для преобразования каналов в самостоятельные документы, а также для объединения каналов и формирования совмещенного изображения. Палитра «Каналы» позволяет также управлять отображением отдельных каналов на экране, делая их видимыми или невидимыми.
3.
Палитра «Контуры»
используется для создания, сохранения и обработки контуров. В данном разделе описаны открытие и закрытие палитры, а также выделение контуров и их отображение в палитре. В остальных разделах этой главы говорится о создании и редактировании контуров, о преобразовании контуров в выделенные области и выделенных областей в контуры, а также об использовании контуров.
4.
Различные кисти, используемые для рисования и редактирования, представлены в палитре «Кисти».
По умолчанию предлагается несколько размеров круглых кистей, причем Adobe Photoshop сохраняет характеристики кистей для каждого инструмента в отдельности.
5.
Каждый инструмент (кроме инструментов «Перемещение» и «Текст») характеризуется собственным набором параметров, который отображается в палитре «Параметры».
Заголовок и содержимое этой палитры меняются в зависимости от выбранного на данный момент инструмента.
6.
Палитра
«Синтез»
отображает цветовые значения текущих цветов переднего и заднего плана. С помощью «ползунков» вы можете отредактировать эти цвета в одной из предложенных цветовых систем.
7.
Палитра «Каталог»
содержит набор доступных для использования цветов. Вы можете выбрать цвета переднего и заднего плана из имеющихся вариантов либо создать заказную палитру путем добавления или удаления цветов. Кроме того, вы можете создать и сохранить любой набор цветов для последующего использования в других изображениях.
8.
Палитра «Дизайн»
представляет собой планшет, который вы можете использовать для произвольного смешивания цветов. Для работы в палитре «Дизайн» вы можете пользоваться любыми рисующими инструментами. Для просмотра содержимого палитры могут применяться инструменты «масштаб» и «рука».
9.
Палитра
«Инфо»
отображает информацию об активном инструменте и о цветовых координатах в активной точке курсора.
10.
Палитра «Команды»
позволяет одним щелчком мыши выбирать наиболее часто используемые команды. Когда палитра «Команды» открыта на экране, щелчок мыши на любой из содержащихся в ней команд приводит к выполнению соответствующей операции или к открытию соответствующего диалогового окна. По умолчанию в программе Adobe Photoshop выбрано несколько команд, за которыми закреплены функциональна клавиши. Если на вашей клавиатуре имеются функциональна клавиши, то вы можете самостоятельно переназначать их на другие команды.
В программное обеспечение Adobe Photoshop включено сколько специализированных команд. Они содержат операторы, применяемые для выполнения дополнительных задач, коррекции цвета и манипулирования изображениями.
В первую очередь данный графический редактор предназначен для работы со сканированными изображениями.
При использовании определенных моделей сканеров программа Adobe Photoshop позволяет полностью контролировать процесс преобразования фотографии или слайда в оцифрованное изображение. Для сканирования изображений используется команда «Получить» из меню «Файл».
Программа Adobe Photoshop может работать с любым сканером, при условии что для него будет установлен совместимый дополнительный модуль. Чтобы установить такой модуль, необходимо скопировать в подкаталог PLUGINS каталога программы Photoshop соответствующий файл фирмы — производителя сканера. Все модули для сканеров, установленные в подкаталоге PLUGINS, отображаются в субменю «Файл - Получить». Adobe Photoshop поддерживает стандартный интерфейс TWAIN, что позволяет использовать для сканирования любые устройства, также поддерживающие этот интерфейс.
Если драйвер для существующего сканера, совместимый с программой Adobe Photoshop, отсутствует, то можно отсканировать изображение с помощью программного обеспечения фирмы — производителя сканера, сохранив его в формате TIFF или BMP. Чтобы затем открыть этот файл в программе Photoshop, воспользуйтесь командой «Открыть...» из меню «Файл». В процессе сканирования изображений имеется возможность управлять несколькими параметрами, которые влияют на качество итогового файла.
Следующей основной процедурой растровых графических редакторов являются импорт и экспорт изображений.
Adobe Photoshop позволяет открывать документы в различных форматах, включая Adobe Photoshop 3.0, Adobe Illustrator, Amiga IFF, BMP, CompuServe (GIF), EPS, JPEG, Kodak CMS
PhotoCD, MacPaint, PCX, PICT File (только растровый), PIXAR, PixelPaint, Raw, Scitex™ CT, Targa, TIFF и форматы, использующие интерфейс TWAIN. Форматы Photoshop, Adobe Illustrator, JPEG, Raw, Scitex CT и TIFF являются встроенными. Другие форматы и интерфейс TWAIN также являются строенными форматами.
Кроме того, с помощью модуля Quick Edit вы можете открывать отдельные фрагменты больших файлов в форматах Photoshop 3.0 и Scitex, а также неупакованных TIFF-файлов.
Редакторы данного типа позволяют также выполнять действия с областями изображения.
Чтобы отредактировать фрагмент изображения в программе Adobe Photoshop, необходимо прежде всего выделить редактируемую область. После этого вы можете переместить, скопировать или раскрасить выделенный фрагмент, а также применить к нему различные спецэффекты.
Например, чтобы изменить цвет какого-либо элемента изображения, вы должны выделить область, содержащую этот элемент, а затем заполнить ее нужным цветом. Граница выделенной области отображается на экране движущейся пунктирной линией.
Adobe Photoshop обеспечивает несколько способов выделения фрагментов изображений:
вы можете сделать это с помощью инструментов «область», «лассо» или «волшебная палочка», а также с помощью команды «Цветовой диапазон».
Перечисленные инструменты позволяют выделять нужные фрагменты различными способами с заданной степенью точности.
Определенную необходимость вызывает использование контуров.
Контуром
называется любая линия или кривая, построенная в программе Adobe Photoshop с помощью инструмента «перо». В основе создания контуров лежит построение кривых Безье,
представляющих собой легко редактируемые линии.
Инструмент «перо» позволяет строить гладкие контуры с большой точностью. С помощью контуров очень удобно определять области для заливки, а также создавать криволинейные объекты для последующей обводки с помощью рисующих инструментов. Во многих случаях контуры являются прекрасной альтернативой неровным линиям, которые получаются с помощью инструмента «лассо».
Контуры также весьма удобны для длительного хранения простых масок, поскольку в силу своей компактности они занимают значительно меньше дискового пространства, чем выделенные области. Кроме того, изменение размеров и пропорций контуров не влияет на их разрешение и качество. Вы можете копировать контуры из одного документа Adobe Photoshop в другой, а также обмениваться документами с программой Adobe Illustrator.
Adobe Photoshop предназначен также для рисования и редактирования.
Рисующие инструменты наносят на поверхность документа или слоя цвет переднего плана, показанный в палитре инструментов в
поле основного цвета (верхний квадрат). Чтобы в процессе рисования изменить цвет переднего плана, нажмите клавишу Alt. Рисующий инструмент будет временно заменен инструментом «пипетка». Установите курсор на любом цвете в пределах изображения или в цветовой палитре и щелкните мышью.
Цвет заднего плана, показанный в поле фонового цвета (нижний квадрат), используется для градиентной заливки и для заполнения областей, удаленных из изображения с помощью инструмента «ластик». Кроме того, при определении параметров нового документа вы можете задать для него заливку цветом заднего плана. Для рисования можно использовать целый ряд инструментов:
1) «ластик»;
2) «линия»;
3) «карандаш»;
4) «аэрограф»;
5) «кисть»; _6) «штамп»;
7) «палец»;
8) « размытие/резкость »;
9) «осветлитель/затемнитель/губка»;
1.
Инструмент «ластик»
изменяет каждый пиксел, оказавшийся в зоне его действия. В однослойном изображении пикселы перекрашиваются в фоновый цвет. При работе на слоях окрашенные пикселы становятся прозрачными.
2.
Инструмент «линия»
позволяет рисовать в изображении прямые линии. Вы можете изменять толщину линий, задавать для них сглаживание краев, а также создавать линии в виде стрелок.
3.
Инструмент «карандаш»
позволяет создавать произвольные линии с жесткими границами и используется прежде ;сего в работе с битовыми изображениями. Для этого инструмента существует специальный режим «Автоматическое стирание», который позволяет рисовать фоновым цветом по цвету переднего плана.
4.
Инструмент «аэрограф»
позволяет окрашивать объекты без резких цветовых переходов. Он создает эффект рисования с помощью аэрозольного баллончика или распылителя. Этот инструмент дает гораздо более мягкие штрихи, чем инструмент «кисть». Чтобы получить более сочный цвет, вы можете нанести на одну и ту же область несколько штрихов.
5.
Инструмент
«кисть»
создает в изображении мягкие мазки, границы которых менее жесткие, чем у инструмент «карандаш», но и не такие размытые, как у «аэрографа».
6.
Инструмент «штамп»
позволяет воспроизводить точные или модифицированные копии изображения в том же изображении либо в другом документе. По умолчанию инструмент «штамп» использует в качестве шаблона для копирования целое изображение. Другие режимы использования этого инструмента позволяют закрасить определенные области изображения заранее взятым образцом или создать его «импрессионистскую» версию. Кроме того, вы можете выборочно восстанавливать фрагменты последней сохраненной версии документа.
7.
Инструмент «палец»
имитирует смазывание сырой краски пальцем. Этот инструмент «берет» цвет в начале штриха и «протаскивает» его в направлении перемещения курсора.
8.
Инструмент «размытие/резкость»
позволяет либо смягчать слишком резкие границы или области в изображении, уменьшая контраст между деталями, либо повышать четкость изображения, делая слишком мягкие границы более резкими.
Палитра цветов
программы Adobe Photoshop (Color Picker позволяет выбирать цвета переднего и заднего плана по спектральной шкале или определять координаты цветов с помощью числовых значений. Кроме того, палитра цветов программ Adobe Photoshop позволяет выбирать готовые цвета, основанные на цветовой модели CMYK, а также выбирать
цвета в различных заказных цветовых системах. Палитра цветов программы Adobe Photoshop принята умолчанию в качестве основной.
5.7 Возможности обработки текстов в графическом редакторе COREL DRAW
Графический редактор Corel Draw
располагает инструментами для обработки текстов. Его возможности хотя и не так велики и не так удобны в работе, как у профессиональных издательских систем и мощных текстовых редакторов, но все же достаточны для решения многих задач.
Corel Draw
позволяет создавать текстовые объекты двух типов: нормальный текст (Paragraph
) и артистический текст (Artistic
).
Артистический текст в основном служит для создания красивого оформления
публикаций. Для создания объекта Artistic
нужно нажать на пиктограмму на панели инструментов. При этом рамки текста не ограничены - достаточно один раз щелкнуть в любом месте экрана - и можно вводить текст. По мере набора границы объекта будут расширяться автоматически.
Для ввода большого количества текста лучше использовать формат Paragraph
. Для создания объекта Paragraph
необходимо удержать данную пиктограмму на некоторое время и затем выбрать . При создании объекта нужно указать ту область на листе, в которой будет размещаться текст. При заполнении всей рамки текстом, он не будет выводиться на экран. Нужно либо расширить границы, либо перенести ту часть, которая не влезла, в другой объект Paragraph
.
С объектом текста можно производить различные эффекты, используя команды из меню Effects
: масштабирование, растягивание, сжатие, перекос, вращение. Как и любая программа, работающая по принципу WYSIWYG, Corel Draw
наглядно отображает все изменения текста на экране. Редактор позволяет использовать все установленные шрифты Windows типов True Type
и Post Script 1
. Рассмотрим основные операции, которые можно выполнять с текстом в Corel Draw
.
Для форматирования вида самого текста используется меню Text
. Ниже дано описание его пунктов.
Text Roll-Up
Основные параметры текста: используемый шрифт, его размер, выравнивание строк (слева, справа, по центру, по ширине). Из этого меню можно попасть в другие меню для установки более специализированных параметров.
Character...
При выборе этого пункта выводится меню, в котором пользователь может изменить используемый шрифт, размер, стиль символов (подчеркнутый, перечеркнутый, нижний, верхний регистр), расстояние между символами, словами и строками, выравнивание строк (слева, справа, по центру, по ширине). Линия подчеркивания может быть одинарной или двойной, тонкой или толстой. Paragraph...
Только для объекта Paragraph
. В этом меню можно изменять параметры параграфа текста, как то: расстояние между строками, словами и символами, границы параграфа, отступы слева и справа, позиции табуляции. Можно вставлять символы из специальных художественных шрифтов (животные, продукты, музыкальные символы и т.п.).
Frame...
Только для объекта Paragraph
. Позволяет выводить текст в формате газеты, т.е.
колонками. Число колонок - от 1 до 8. Можно задать ширину каждой колонки. При вводе текст автоматически переносится в следующую колонку, когда достигается нижняя граница объекта.
Fit Text To Path
Это одно из тех уникальных средств, которыми Corel Draw
отличается от обычных текстовых процессоров. Данная команда объединяет текст с каким либо объектом таким образом, что текст огибает данный объект. Ниже дан пример объединения текста с окружностью. Для выполнения операции должны быть выделены оба объекта. В результате появляется новый уникальный объект, с которым можно выполнять все обычные действия. Например, растягивание и сжатие. Но самое главное, что и теперь текст можно редактировать! Это будет происходить не так наглядно, просто выведется окно редактирования, в котором можно изменять текст. После этого будет произведен пересчет всех составляющих, и внесенные изменения добавятся в объект. Corel Draw
позволяет выбирать различные виды наложения текста. Например, выстроить ―заборчиком‖ по периметру. Можно выбрать, с какого края писать текст: сверху, снизу, слева или справа.
Данный эффект можно применять для создания красивых заголовков, буклетов, рекламных объявлений. Align To Baseline
Выравнивает текст по базовой линии.
Straighten Text
Выравнивает текст по базовой линии и приводит формат всех символов (изгиб, смещение) к обычному.
Type Assist...
Специальные сервисные особенности для работы с текстом:
1. Capitalize first letter of sentences
- делает первую букву в предложении заглавной. Признаком конца предложения считается точка и восклицательный или вопросительный знаки.
2. Correct two initial, consecutive capitals
- если слово начинается с двух заглавных букв (что часто бывает при быстром наборе текста), то вторая буква делается маленькой.
3. Capitalize names of days
- первая буква в названии дней недели делается заглавной.
4. Replace text while typing
- сервисная функция, без которой не обходится ни один серьезный редактор: замена некоторых сочетаний другими в процессе ввода. Используется для решения двух задач: быстрого ввода некоторых сложных или часто повторяющихся словосочетаний (например, ARR - All Rights Reserved), и для моментального исправления часто встречающихся опечаток (дял->для и т.п.). В Corel Draw
уже есть список зарезервированных замен, но пользователь может ввести и свои.
Spell Checker... -
проверка орфографии. Позволяет проверить не только выделенный объект, но и все объекты в документе, содержащие текст.
Thesaurus...
- возможность замены каждого слова его синонимом.
Find...
- найти текст.
Replace...
- заменить текст.
Edit Text...
- не очень наглядная, но во многих случаях более удобная форма ввода текста: выводится окно ввода, в котором и производится редактирование.
С текстом можно производить те же операции растяжения, сжатия, вращения и сдвига, что и с обычным объектом. Для этого нужно в меню Effects
выбрать пункт Transform Roll-Up
(в этом случае появится меню), или просто щелкнуть мышью на объекте. Изменение размера:
Установив курсор мыши на один из черных квадратиков (курсор изменит свою форму на крестик), нужно нажать левую кнопку и, не отпуская ее, переместить курсор. Изображение перерисуется уже в новом масштабе. Размеры не ограничены. Если выбрать угловой квадратик, то ширина и высота будут изменяться пропорционально.
Установив курсор на одну из стрелочек, нажать левую кнопку мыши и переместить курсор в нужное место. Угловые стрелочки - разворот, остальные - сдвиг. Кружок посередине - это центр разворота, его также можно переместить.
Все эти операции можно выполнить не только визуально, но и вводя числа, если выбрать пункт Transform Roll-Up
в меню Effects
. При этом будет выведено меню. В нем есть кнопки перемещения, вращения, изменения размера, зеркального отражения, изменения размера, сдвига. Можно вручную установить необходимые значения длин и углов. Для выполнения команды нажать Apply
.
Отражение (Mirror)
Эта функция позволяет перевернуть текст слева направо или сверху вниз.
После проведения данных операций текст можно редактировать дальше. При этом он будет вводиться прямо под таким углом, как развернут объект. Если этот вариант неприемлем, можно нажать CTRL+SHIFT+T (пункт Edit Text...
в меню Text
).
Следует отметить, что все-таки механизм работы с большими объемами текста в Corel Draw
очень несовершенен. Пользователь, знакомый с мощными текстовыми процессорами или издательскими системами для Windows, сразу заметит неудобство интерфейса Corel Draw
. Часто приходится переключать вид курсора для работы с текстом и с объектами, по несколько раз переопределять стиль текста. Сложно сделана работа с параграфами. Нет многих полезных, а зачастую и необходимых функций редактирования.
С другой стороны, если учитывать, для каких целей создан данный пакет, то поддержка работы с текстом сделана хорошо. Его возможности с успехом можно использовать при создании красочных буклетов, открыток, поздравлений, дипломов. Что, собственно, и требуется.
5.8 Основные понятия трехмерной графики
Трехмерная графика нашла широкое применение в таких областях, как научные расчеты, инженерное проектирование, компьютерное моделирование физических объектов. В качестве примера рассмотрим наиболее сложный вариант трехмерного моделирования — создание подвижного изображения реального физического тела.
В упрощенном виде для пространственного моделирования объекта требуется:
• спроектировать и создать виртуальный каркас («скелет») объекта, наиболее полно соответствующий его реальной форме;
• спроектировать и создать виртуальные материалы, по физическим свойствам визуализации похожие на реальные;
• присвоить материалы различным частям поверхности объекта (на профессиональном жаргоне — «спроектировать текстуры на объект»);
• настроить физические параметры пространства, в котором будет действовать объект,— задать освещение, гравитацию, свойства атмосферы, свойства взаимодействующих объектов и поверхностей;
• задать траектории движения объектов;
• рассчитать результирующую последовательность кадров;
• наложить поверхностные эффекты на итоговый анимационный ролик.
Для создания реалистичной модели объекта используют геометрические примитивы (прямоугольник, куб, шар, конус и прочие) и гладкие, так называемые сплайновые поверхности. В последнем случае применяют чаще всего метод бикубических рациональных В-сплайнов на неравномерной сетке (NURBS). Вид поверхности при этом определяется расположенной в пространстве сеткой опорных точек. Каждой точке присваивается коэффициент, величина которого определяет степень ее влияния на часть поверхности, проходящей вблизи точки. От взаимного расположения точек и величины коэффициентов зависит форма и «гладкость» поверхности в целом. Специальный инструментарий позволяет обрабатывать примитивы, составляющие объект, как единое целое, с учетом их взаимодействия на основе заданной физической модели.
Деформация объекта обеспечивается перемещением контрольных точек, pacположенных вблизи. Каждая контрольная точка связана с близлежащими опорными точками, степень ее влияния на них определяется удаленностью. Другой метод называют сеткой деформации. Вокруг объекта или его части размещается трехмерная сетка, перемещение любой точки которой вызывает упругую деформацию как самой сетки, так и окруженного объекта.
Еще одним способом построения объектов из примитивов служит твердотельное моделирование
. Объекты представлены твердыми телами, которые при взаимодействии с другими телами различными способами (объединение, вычитание, слияние и другие) претерпевают необходимую трансформацию. Например, вычитание из прямоугольного параллелепипеда шара приведет к образованию в параллелепипеде полукруглой лунки. После формирования «скелета» объекта необходимо покрыть его поверхность материалами. Все многообразие свойств материалов в компьютерном моделировании сводится к визуализации поверхности, то есть к расчету коэффициента прозрачности поверхности и угла преломления лучей света на границе материала и окружающего пространства. Для построения поверхностей материалов используют пять основных физических моделей:
• Bouknight — поверхности с диффузным отражением без бликов (например, матовый пластик);
• Phong — поверхности со структурированными микронеровностями (например,
металлические);
• Blinn — поверхности со специальным распределением микронеровностей с учетом взаимных перекрытий (например, глянец);
• Whitted — модель, позволяющая дополнительно учитывать поляризацию света;
• Hall — модель, позволяющая корректировать направления отражения и параметры преломления света.
Закраска поверхностей осуществляется методами Гуро (Gouraud) или Фонга (Phong). В первом случае цвет примитива рассчитывается лишь в его вершинах, а затем линейно интерполируется по поверхности. Во втором случае строится нормаль к объекту в целом, ее вектор интерполируется по поверхности составляющих примитивов и осве-шение рассчитывается для каждой точки.
Свет, уходящий с поверхности в конкретной точке в сторону наблюдателя, представляет собой сумму компонентов, умноженных на коэффициент, связанный с материалом и цветом поверхности в данной точке. К таковым компонентам относятся:
• свет, пришедший с обратной стороны поверхности, то есть преломленный свет (Refracted);
• свет, равномерно рассеиваемый поверхностью (Diffuse);
• зеркально отраженный свет (Reflected);
• блики, то есть отраженный свет источников (Specular); собственное свечение поверхности (Self Illumination).
Свойства поверхности описываются в создаваемых массивах текстур (двух- или трехмерных). Таким образом, в массиве содержатся данные о степени прозрачности материала; коэффициенте преломления; коэффициентах смещения компонентов (их список указан выше); цвете в каждой точке, цвете блика, его ширине и резкости; цвете рассеянного (фонового) освещения; локальных отклонениях векторов от нормали (то есть учитывается шероховатость поверхности).
Следующим этапом является наложение («проектирование») текстур на определенные участки каркаса объекта. При этом необходимо учитывать их взаимное влияние на границах примитивов. Проектирование материалов на объект — задача трудно формализуемая, она сродни художественному процессу и требует от исполнителя хотя бы минимальных творческих способностей.
Из всех параметров пространства, в котором действует создаваемый объект, с точки зрения визуализации самым важным является определение источников света. В трехмерной графике принято использовать виртуальные эквиваленты физических источников.
• Аналогом равномерного светового фона служит так называемый растворенный свет (Ambient Light). Он не имеет геометрических параметров и характеруется только цветом и интенсивностью. Пример в природе — естественная освещенность вне видимости Солнца и Луны.
• Удаленный не точечный источник называют удаленным светом (Distant Lidht). Ему присваиваются конкретные геометрические параметры (координаты). Аналог в природе — Солнце.
• Точечный источник света (Point Light Source) равномерно испускает свет во всех направлениях и также имеет координаты. Аналог в технике — электрическая лампочка.
• Направленный источник света (Direct Light Source) кроме местоположения характеризуется направлением светового потока, углами раствора полного конуса света и его наиболее яркого пятна. Аналог в технике — прожектор.
После завершения конструирования и визуализации объекта приступают к его «оживлению», то есть заданию параметров движения. Компьютерная анимация базируется на ключевых кадрах. В первом кадре объект выставляется в исходное положение.
Через определенный промежуток (например, в восьмом кадре) задается новое положение объекта и так далее до конечного положения. Промежуточные значения вычисляет программа по специальному алгоритму. При этом происходит не просто линейная аппроксимация, а плавное изменение положении опорных точек объекта в соответствии с заданными условиями (рис. 4).
Эти условия определяются иерархией объектов (то есть законами их взаимодействия между собой), разрешенными плоскостями движения, предельными углами поворотов, величинами ускорений и скоростей. Такой подход называют методом инверсной кинематики движения
. Он хорошо работает при моделировании механических устройств. В случае с имитацией живых объектов используют так называемые скелетные модели. То есть создается некий каркас, подвижный в точках, характерных для моделируемого объекта. Движения точек просчитываются предыдущим методом. Затем на каркас накладывается оболочка, состоящая из смоделированных поверхностей, для которых каркас является набором контрольных точек, то есть создается каркасная модель. Каркасная модель визуализируется наложением поверхностных текстур с учетом условий освещения. В ходе перемещения объекта случается весьма правдоподобная имитация движений живых существ.
Рис.4. Построение видеоряда по ключевым кадрам
Ключевые кадры
Наиболее совершенный метод анимации заключается в фиксации реальных движений физического объекта.
Например, на человеке закрепляют в контрольных точках яркие источники света и снимают заданное движение на видео- или кинопленку. Затем координаты точек по кадрам переводят с пленки в компьютер и присваивают соответствующим опорным точкам каркасной модели. В результате, движения имитируемого объекта практически неотличимы от живого прототипа. Процесс расчета реалистичных изображений называют рендерингом
(визуализацией). Большинство современных программ рендеринга основаны на методе обратной
трассировки лучей (Backway Ray Tracing).
Его суть заключается в следующем.
1.
Из точки наблюдения сцены посылается в пространство виртуальный луч, по траектории которого должно прийти изображение в точку наблюдения.
2.
Для определения параметров приходящего луча все объекты сцены проверяются на пересечение с траекторией наблюдения. Если пересечения не происходит, считается, что луч попал в фон сцены и приходящая информация определяется только параметрами фона. Если траектория пересекается с объектом, то в точке соприкосновения рассчитывается свет, уходящий в точку наблюдения в соответствии с параметрами материала.
3.
Сначала просчитывается преломленный и отраженный свет, затем проверяется видимость из точки пересечения всех источников света и интенсивность светового потока. Также вычисляются наличие, резкость и ширина бликов от каждого источника света.
4.
Полученные в результате итоговые значения цвета и интенсивности обрабатываются с учетом траектории луча и параметров атмосферы, и присваиваиваются точке объекта как значения визуализации для наблюдателя. Затем процесс повторяется для всех элементов сцены. С целью упрощения расчетов пересечение проверяют не для каждой точки, а для примитива в целом. Иногда вокруг объекта создают простую виртуальную геометрическую фигуру (параллелепипед, шар), расчет пересечений для объекта выполняют только при пересечении траектории наблюдения с фигурой в целом.
Применение сложных математических моделей позволяет имитировать такие физические эффекты, как взрывы, дождь, огонь, дым, туман.
Существуют методы расчета процедурных эффектов (Procedural Effects) и взаимодействия систем частиц (Particle System). Однако их применение в полном объеме требует громадных вьчислительных ресурсов, и потому в персональных компьютерах обычно используют упрощенные варианты.
По завершении рендеринга компьютерную трехмерную анимацию используют либо .как самостоятельный продукт, либо в качестве отдельных частей или кадров готового продукта
(рис. 5).
Рис.5. Моделирование взрыва с помощью систем частиц
Особую область трехмерного моделирования в режиме реального времени составляют тренажеры технических средств — автомобилей, судов, летательных и космических аппаратов. В них необходимо очень точно реализовывать технические параметры объектов и свойства окружающей физической среды. В более простых вариантах, например при обучении вождению наземных транспортных cpeдств тренажеры реализуют на персональных компьютерах.
Самые совершенные на сегодняшний день устройства созданы для обучения пилотированию космических кораблей и военных летательных аппаратов. Моделированием и визуализацией объектов в таких тренажерах заняты несколько специализированных графических станций, построенных на мощных RISC-процессорах и скоростных видеоадаптерах с аппаратными ускорителями трехмерной графики. Общее управление системой и просчет сценариев взаимодействия возложены
на суперкомпьютер, состоящий из десятков и сотен процессоров. Стоимость таких комплексов выражается девятизначными цифрами, но их применение окупается достаточно быстро, поскольку обучение на реальных аппаратах в десятки раз дороже.
5.9 Программные средства обработки трехмерной графики
На персональных компьютерах основную долю рынка программных средств обработки трехмерной графики занимают три пакета. Эффективней всего они работают на самых мощных машинах (в двух- или четырехпроцессорных конфигурациях Pentium 4 и Хеоn) под управлением операционной системы Windows.
Программа создания и обработки трехмерной графики 3D Studio Max фирмы Kinetix изначально создавалась для платформы Windows. Этот пакет считается
«полупрофессиональным». Однако его средств вполне хватает для разработки качественных трехмерных изображений объектов неживой природы (рис. 6). Отличительными особенностями пакета являются поддержка большого числа аппаратных ускорителей трехмерной графики, мощные световые эффекты, большое число дополнений, созданных сторонними фирмами. Сравнительная нетребовательность к аппаратным ресурсам позволяет работать даже на компьютерах среднего уровня. Вместе с тем по средствам моделирования и анимации пакет 3D Studio Max уступает более развитым программным средствам.
Рис. 6. Трехмерное моделирование ландшафта средствами 3D Studio Max
Программа Softimage 3D компании Microsoft изначально создавалась для рабочих станций SGI и лишь позднее была конвертирована под операционную систему Windows. Программу отличают богатые возможности моделирования, наличие большого числа регулируемых физических и кинематографических параметров. Для рендеринга применяется качественный и достаточно быстрый модуль Mental Ray. Существует множество дополнений, выпущенных «третьими» фирмами, значительно расширяющих функции пакета. Эта программа считается стандартом «де-факто» в мире специализированных графических станций SGI, а на платформе IBM PC выглядит несколько тяжеловато и требует мощных аппаратных ресурсов. Наиболее революционной с точки зрения интерфейса и возможностей является программа Maya, разработанная консорциумом известных компании Alias Wavefront). Пакет существует в вариантах для разных операционных систем, в том числе и Windows.
Он имеет модульное построение и включает следующие блоки.
• Base
— содержит ядро программы. Обеспечивает поддержку основных инструментов моделирования, инверсной кинематики, обработки звука, имитации физических твердых тел, захвата движения, рендеринга и основных наборов эффектов.
• Maya F/X
— набор дополнительных модулей, поддерживающих эффекты обработки систем частиц и моделирования физики взаимодействия мягких тел.
• Maya Power Modeler
— в основном содержит мощные средства полигонального и сплайнового моделирования объектов.
• Maya Artisan
— наиболее передовой модуль, позволяющий обрабатывать виртуальные модели методами, характерными для реальной работы скульпторов и художников. Позволяет, к примеру, рисовать по поверхности объекта «кистями», сглаживать поверхности или делать их более шероховатыми «скульптурными резцами».
• Maya Cloth
— предназначен для моделирования одежды.
• Maya Fur
—модуль для имитации поверхностей, покрытых шерстью или мехом (рис.7).
• Maya Live
— сценарный модуль, обеспечивающий сопряжение реальных съемок (на
«натуре») с компьютерной анимацией.
Рис. 7. Моделирование меховой поверхности средствами пакета Maya
Инструментарий Maya сведен в четыре группы: Animation (анимация), Modeling (моделирование), Dynamic (физическое моделирование), Rendering (визуализация). Удобный настраиваемый интерфейс выполнен в соответствии с современными требованиями. На сегодняшний день Maya является наиболее передовым пакетом в классе средств создания и обработки трехмерной графики для персональных компьютеров.
5.10
3D графика и анимация на примере прикладного пакета 3D Studio
MAX2
Основы 3D графики и анимации.
В наше время CGI-образы (от слов Computer Graphics Imagery – изображение созданное на компьютере) окружают нас повсеместно: на телевидении, в кино и даже на страницах журналов. Компьютерная графика превратилась из узкоспециальной области интересов ученых-компьюторщиков в дело, которому стремиться посвятить себя множество людей. Среди программных комплексов трехмерной графики, предназначенных для работы на компьютерах типа PC, лидирующее место занимает 3D Studio MAX2. Общее представление о 3D.
В самом названии рассматриваемой области – ―трехмерная графика‖ - заложено указание на то, что нам предстоит иметь дело с тремя пространственными измерениями: шириной, высотой и глубиной. Если взглянуть вокруг: все, что нас окружает, обладает тремя измерениями – стол, стул, жилые здания, промышленные корпуса и даже тела людей. Однако термин ―трехмерная графика‖ все же является искажением истины. На деле трехмерная компьютерная графика имеет дело всего лишь с двумерными проекциями объектов воображаемого трехмерного мира.
Чтобы проиллюстрировать сказанное, можно представить оператора с видеокамерой, с помощью которой он снимает объекты, расположенные в комнате. Когда во время съемок он перемещается по комнате, то в объектив попадают различные трехмерные объекты, но при воспроизведении отснятой видеозаписи на экране телевизора будут видны всего лишь плоские двумерные изображения, представляющие собой запечатленные образы снятых несколько минут назад трехмерных объектов. Сцена на экране выглядит вполне реально благодаря наличию источников света, естественной расцветке всех объектов и присутствию теней, придающих изображению глубину и делающих его визуально правдоподобными, хотя оно и остается всего лишь двумерным образом.
В компьютерной графике объекты существуют лишь в памяти компьютера. Они не имеют физической формы – это не более чем совокупность математических уравнений и движение электронов в микросхемах. Поскольку объекты, о которых идет речь, не могут существовать вне компьютера, единственным способом увидеть их является добавление новых математических уравнений, описывающих источники света и съемочные камеры. Программный комплекс 3D Studio MAX2 позволяет выполнять все вышеперечисленные операции.
Использование программы, подобной 3D Studio MAX2, во многом сходно со съемкой с помощью видеокамеры комнаты, полной сконструированных объектов. Программный комплекс 3D Studio MAX2 позволяет смоделировать комнату и ее содержимое с использованием разнообразных базовых объектов, таких как кубы, сферы, цилиндры и конусы, а также с использованием инструментов, необходимых для реализации разнообразных методов создания более сложных объектов.
После того как модели всех объектов созданы и должным образом размещены в составе сцены, можно выбрать из библиотеки любые готовые материалы, такие как пластик, дерево, камень и т.д. и применить эти материалы к объектам сцены. Можно создать и собственные материалы, пользуясь средствами редактора материалов (Material Editor) 3D Studio MAX2, с помощью которых можно управлять цветом, глянцевитостью, прозрачностью и даже применять сканированные фотографии или нарисованные изображения, чтобы поверхность объекта выглядела так, как это было задумано.
Применив к объектам материалы, необходимо создать воображаемые съемочные камеры, через объективы которых будет наблюдаться виртуальный трехмерный мир, и производиться съемка наполняющих его объектов. За счет настройки параметров виртуальных камер можно получить широкоугольную панораму сцены или укрупнить план съемки, чтобы сосредоточить свое внимание на отдельных мелких деталях. Пакет 3D Studio MAX2 поддерживает модели камер с набором параметров свойственных настоящим фото- или видеокамерам, с помощью которых можно наблюдать сцену именно в том виде, какой требуется по замыслу сценария.
Чтобы сделать сцену еще более реалистичной, можно добавить в ее состав источники света. MAX позволяет включать в сцену источники света различных типов, а также настраивать параметры этих источников.
Реализация геометрических принципов в 3D Studio MAX2
Трехмерное пространство
Работая с 3D Studio MAX2 пользователь имеет дело с воображаемым трехмерным пространством. Трехмерное пространство – это куб в кибернетическом пространстве, создаваемый в памяти компьютера. Кибернетическое пространство отличается от реального физического мира тем, что создается и существует только в памяти компьютера благодаря действию специального программного обеспечения.
Однако подобно реальному пространству, трехмерное пространство также неограниченно велико. Задача поиска объектов и ориентации легко решается благодаря использованию координат.
Наименьшей областью пространства, которая может быть занята каким-то объектом, является точка (point). Положение каждой точки определяется тройкой чисел, называемых координатами (coordinates). Примером координат может служить тройка (0;0;0), определяющая центральную точку трехмерного пространства, называемую также началом координат (origin point). Другими примерами координат могут являться тройки (200;674;96) или (23;67;12).
Каждая точка трехмерного пространства имеет три координаты, из которых одна определяет высоту, другая – ширину, третья – глубину положения точки. Таким образом, через каждую точку можно провести три координатных оси киберпространства.
Координатная ось (axis) – это воображаемая линия киберпространства, определяющая направление изменения координаты. В MAX имеются три стандартные оси, называемые осями X, Y и Z. Можно условно считать, что ось X представляет координату ширины, ось Y – высоты, а ось Z – глубины.
3D объекты
Если соединить две точки в киберпространстве, то будет создана линия (line). Например, соединяя точки (0;0;0) и (5;5;0) получается линия. Если продолжить эту линию, соединив ее конец с точкой (9;3;0) то получиться полилиния (poliline), то есть линия, состоящая из нескольких сегментов. (В 3D Studio MAX2 термины линия и полилиния взаимозаменяемые.) Если соединить последнюю точку с первой, то получиться замкнутая форма (closed shape), то есть форма, у которой есть внутренняя и наружная области. Нарисованная форма представляет собой простой трехсторонний многоугольник (polygon), называемый также гранью (face), и составляет основу объектов, создаваемых в виртуальном трехмерном пространстве. У многогранника имеются следующие базовые элементы: вершина, ребро, грань.
Вершина (vertex) – это точка в которой соединяется любое количество линий. Грань (face) – это фрагмент пространства, ограниченный ребрами многоугольника. Ребро (edge) - это линия, формирующая границу грани.
В 3D Studio MAX2 объекты составляются из многоугольников, кусков Безье или поверхности типа NURBS, причем чаще всего используются многоугольники, расположенные таким образом, чтобы образовать оболочку нужной формы. В ряде случаев для формирования объекта требуется всего несколько многоугольников. Однако в большинстве случаев формирование объектов требует использования сотен и тысяч многоугольников, образующих огромный массив данных. Так, например, в процессе работы с кубом компьютер должен отслеживать положение восьми вершин, шести граней и двенадцати видимых ребер. Для более сложных объектов число элементов состоящих из многоугольников может достигать десятков и сотен тысяч.
Проекции 3D объектов
Точка наблюдения
(viewpoint) – это позиция в трехмерном пространстве, определяющая положение наблюдателя. Точки наблюдения являются основой формирования в MAX окон проекций (viewports), каждое из которых демонстрирует результат проекции объектов трехмерной сцены на плоскость, перпендикулярную направлению наблюдения из определенной точки.
Воображаемая плоскость, проходящая через точку наблюдения перпендикулярно линии взгляда, называется плоскостью отображения, которая определяет границы области видимой наблюдателю. Плоскость отображения иногда называют плоскостью отсечки.
Чтобы увидеть объекты, расположенные позади плоскости отображения, необходимо сменить положения точки наблюдения. Или ―отодвигать‖ плоскость отсечки, пока интересующие нас объекты не окажутся впереди плоскости.
В MAX окнах, позволяющих заглянуть в виртуальный трехмерный мир, называются окнами проекций (viewports). Экран монитора сам по себе является плоскостью отображения, поскольку пользователь может видеть только то, что располагается в киберпространстве ―за плоскостью‖ экрана монитора. Боковые границы участка отображающегося в окне проекции, определяются границами окна. Три из четырех демонстрируемых по умолчанию окон проекций в 3D Studio MAX2 являются окнами ортографических проекций. При построении изображений в этих окнах считается, что точка наблюдения удалена от сцены на бесконечное расстояние, а все лучи, исходящие из точки наблюдения к объектам, параллельны соответствующей оси координат. Четвертое окно проекции MAX из числа принятых по умолчанию, Perspective (Перспектива), является окном не ортографической, а центральной проекции и демонстрирует более реалистичное на вид изображение трехмерной сцены, при построении которого лучи считаются выходящими расходящимся пучком из точки наблюдения, как это происходит в реальной жизни.
Примитивы
Трехмерные примитивы составляют основу многих программных пакетов компьютерной графики и обеспечивают возможность создания разнообразных объектов простой формы. Во многих случаях для формирования нужной модели трехмерные примитивы приходится объединять или модифицировать. МАХ 2.0 предоставляет вам два набора примитивов: стандартные (Standard Primitives) и улучшенные (Extended Primitives). К числу стандартных примитивов относятся параллелепипед, сфера, геосфера, конус, цилиндр, труба, кольцо, пирамида, чайник, призма. Улучшенными называются примитивы многогранник, тороидальный узел, параллелепипед с фаской, цистерна, капсула, веретено, тело L-экструзии, обобщенный многоугольник. Работая с примитивами почти всегда необходимо прибегать к их преобразованию или модификации для создания нужных объектов. Например, можно смоделировать стены здания набором длинных и высоких параллелепипедов малой толщины. Создавая дополнительные прямоугольные блоки меньшего размера и вычитая их из блоков стен, можно создать проемы для окон и дверей. Сами по себе примитивы используются довольно редко.
Составные объекты – это тела, составленные из двух или более простых объектов (как правило объектов примитивов). Создание составных объектов представляет собой продуктивный метод моделирования многих реальных объектов, таких как морская мина, стены с проемами для дверей и окон, а также фантастических тел, перетекающих из одной формы в другую как жидкость.
3D Studio MAX2 предоставляет возможность использовать шесть типов составных объектов
:
Морфинговые
. Объекты данного типа позволяют выполнять анимацию плавного преобразования одного тела в другое.
Булевские
. Объекты этого типа позволяют объединять два или несколько трехмерных тел для получения одного нового. Применяются для создания отверстий или проемов в объемных телах или для соединения нескольких объектов в один. Этот тип идеально подходит для архитектурного моделирования или любых других задач, в которых необходимо вычесть (исключить) объем, занимаемый одним телом, из другого.
Распределенные
. Объекты этого типа представляют собой результат распределения дубликатов одного трехмерного тела по поверхности другого. Могут использоваться для имитации стеблей травы, ямочек на поверхности мяча для гольфа или деревьев на модели ландшафта.
Соответствующие
. Данный тип объектов позволяет заставить одно трехмерное тело принять форму другого. Это отлично подходит для создания таких эффектов, как плавление, таяние или растекание.
Соединяющиеся
. Этот тип объектов позволяет соединить между собой отверстия в двух исходных телах своеобразным тоннелем.
Слитые с формой
. Объекты этого типа позволяют соединять сплайновую форму с поверхностью трехмерного тела. Фактически, это позволяет рисовать на поверхностях трехмерных тел.
Вопросы для самопроверки
1. Графический редактор — это программный продукт, предназначенный для:
а) управления ресурсами ПК при создании рисунков;
б) работы с текстовой информацией в процессе делопроизводства, редакционно-издательской деятельности и др.;
в) работы с изображениями в процессе создания игровых программ;
г) обработки изображений.
2. С использованием графического редактора графическую информацию можно:
а) создавать, редактировать, сохранять;
б) только редактировать;
в) только создавать;
г) только создавать и сохранять.
3. Для вывода графической информации в персональном компьютере используется а) мышь;
б) клавиатура;
в) экран дисплея;
г)сканер.
4. Устройство не имеет признака, по которому подобраны все остальные устройства из приведенного ниже списка: а)сканер;
б) плоттер;
в) графический дисплей;
г) принтер.
5. Одной из основных функций графического редактора является:
а) ввод изображений;
б) хранение кода изображения;
в) создание изображений;
г) просмотр и вывод содержимого видеопамяти.
6. Графический редактор может быть использован для:
а) написания сочинения;
б) рисования;
в) сочинения музыкального произведения;
г) совершения вычислительных операций.
7. Точечный элемент экрана дисплея называется:
а) точкой;
б) зерном люминофора;
в) пикселем;
г) растром.
8. Сетку из горизонтальных и вертикальных столбцов, которую на экране образуют пиксели, называют:
а) видеопамятью;
б) видеодаптером;
в) растром;
г) дисплейным процессором.
9. Графика с представлением изображения в виде совокупностей точек называется: а) фрактальной;
б) растровой;
в) векторной;
г)прямолинейной.
10. Пиксель на экране цветного дисплея представляет собой:
а) совокупность трех зерен люминофора;
б) зерно люминофора;
в) электронный луч;
г) совокупность 16 зерен люминофора.
11. Видеоадаптер — это:
а) устройство, управляющее работой графического дисплея;
б) программа, распределяющая ресурсы видеопамяти;
в) электронное, энергозависимое устройство для хранения информации о графическом изображении;
г) дисплейный процессор.
12. Видеопамять — это:
а) электронное, энергозависимое устройство для хранения двоичного кода изображения, выводимого на экран;
б) программа, распределяющая ресурсы ПК при обработке изображения;
в) устройство управляющее работой графического дисплея;
г) часть оперативного запоминающего устройства.
13. Для хранения 256-цветного изображения на один писксель требуется: а) 2 байта;
б) 4 бита;
в) 256 битов;
г) 1 байт.
14. Графические примитивы в графическом редакторе представляют собой:
а) простейшие фигуры, рисуемые с помощью специальных инструментов графического редактора;
б) операции, выполняемые над файлами, содержащими изображения, созданные в графическом редакторе;
в) среду графического редактора;
г) режимы работы графического редактора.
15. Набор пиктограмм с изображением инструментов для рисования, палитра, рабочее поле, меню образуют:
а) полный набор графических примитивов графического редактора;
б) среду графического редактора;
в) перечень режимов работы графического редактора;
г) набор команд, которыми можно воспользоваться при работе с графическим редактором.
16. Сохранение созданного и отредактированного рисунка осуществляется в режиме:
а) работы с внешними устройствами;
б) выбора и настройки инструмента;
в) выбора рабочих цветов;
г) работы с рисунком.
17. В режиме выбора рабочих цветов графического редактора осуществляется: а) установка цвета фона;
б) окрашивание фрагмента рисунка;
в) редактирование рисунка;
г) выбор графических примитивов графического редактора.
18. В режиме работы с рисунком в графическом редакторе производится:
а) установка цвета фона;
б) запись рисунка на диск, считывание рисунка с диска;
в) создание и редактирование изображения;
г) выбор графических примитивов графического редактора.
19. Устройство не имеет признака, по которому подобраны все остальные устройства (для работы с графическим редактором) из приведенного списка: а) джойстик;
б) мышь;
в) принтер;
г) трекбол.
20. Инструмент не имеет признака, по которому подобраны все остальные инструменты (для работы в графическом редакторе) из приведенного списка: а) Кисть (Перо, Карандаш);
б) Прямоугольник;
в) Ластик;
г) Валик (Лейка);
д) Ножницы.
21. В процессе преобразования растрового графического файла количество цветов уменьшилось с 65 536 до 256. Объем файла уменьшится в: а) 4 раза;
б) 2 раза;
в) 8 раз;
г) 16 раз.
22. Метод кодирования цвета CMYK, как правило, применяется:
а) при организации работы на печатающих устройствах;
б) при кодировании изображений, выводимых на экран цветного дисплея;
в) при сканировании изображений;
г) при хранении информации в видеопамяти.
23. Метод кодирования цвета RGB, как правило, применяется:
а) при кодировании изображений, выводимых на экран цветного дисплея;
б) при организации работы на печатающих устройствах;
в) при сканировании изображений;
г) при хранении информации в видеопамяти,
24. Применение векторной графики по сравнению с растровой:
а) не меняет способы кодирования изображения;
б) увеличивает объем памяти, необходимой для хранения изображения;
в) не влияет на объем памяти, необходимой для хранения изображения, и на трудоемкость редактирования изображения;
г) сокращает объем памяти, необходимой для хранения изображения, и облегчает редактирование последнего.
ГЛАВА 6. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЛОКАЛЬНЫХ И КОРПОРАТИВНЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЯХ
6.1 Назначение и классификация компьютерных сетей
Современные информационные технологии нуждаются во все более совершенных средствах обработки информации. Поэтому потребности в таких средствах постоянно растут. Объединение компьютеров и средств коммуникации оказало существенное влияние на принципы организации компьютерных систем. Модель, в которой один компьютер выполнял всю необходимую работу по обработке данных, уступила место модели, представляющей собой большое количество отдельных, но связанных между собой компьютеров. Такие системы называются компьютерными сетями
. Два или более компьютера называются связанными между собой, если они могут обмениваться информацией.
Итак, компьютерная сеть
– это совокупность компьютеров, объединенных каналами передачи данных для обмена информацией и коллективного использования аппаратных, программных и информационных ресурсов сети.
Информационные ресурсы
сети представляют собой базы данных общего и индивидуального применения, ориентированные на решаемые в сети задачи. Аппаратные ресурсы
сети составляют компьютеры различных типов, средства территориальных систем связи, аппаратура связи и согласования работы сетей одного и того же уровня или различных уровней.
Программные ресурсы
сети представляют собой комплекс программ для планирования, организации и осуществления коллективного доступа пользователей к общесетевым ресурсам, автоматизации процессов обработки информации, динамического распределения и перераспределения общесетевых ресурсов с целью повышения оперативности и надежности удовлетворения запросов пользователей.
Назначение компьютерных сетей:
• обеспечить надежный и быстрый доступ пользователей к ресурсам сети и организовать коллективную эксплуатацию этих ресурсов;
• обеспечить возможность оперативного перемещения информации на любые расстояния с целью своевременного получения данных для принятия управленческих решений.
Компьютерные сети позволяют автоматизировать управление отдельными организациями, предприятиями, регионами. Возможность концентрации в компьютерных сетях больших объемов информации, общедоступность этих данных, а также программных и аппаратных средств обработки и высокая надежность функционирования — все это позволяет улучшить информационное обслуживание пользователей и резко повысить эффективность применения средств вычислительной техники.
Использование компьютерных сетей предоставляет следующие возможности:
1. Организовать параллельную обработку данных несколькими ПК.
2. Создавать распределенные базы данных, размещаемые в памяти различных компьютеров.
3. Специализировать отдельные компьютеры для эффективного решения определенных классов задач.
4. Автоматизировать обмен информацией и программами между отдельными компьютерами и пользователями сети.
5. Резервировать вычислительные мощности и средства передачи данных на случай выхода из строя отдельных ресурсов сети с целью быстрого восстановления нормальной работы сети. 6. Перераспределять вычислительные мощности между пользователями сети в зависимости от изменения потребностей и сложности peшаемых задач.
7. Сочетать работу в различных режимах: диалоговом, пакетном режиме «запрос-ответ», режиме сбора, передачи и обмена информацией
Особенностью использования компьютерных сетей является не только приближение аппаратных средств непосредственно к местам возникновения и использования информации, но и разделение функций обработки и управления на отдельные составляющие с целью их эффективного распределения между несколькими компьютерами. Кроме того, обеспечивается надежный доступ пользователей к вычислительным и информационным ресурсам и организуется коллективная эксплуатация этих ресурсов.
Как показывает практика, за счет расширения возможностей обработки данных, лучшей загрузки ресурсов и повышения надежности функционирования системы в целом стоимость обработки информации в компьютерных сетях не менее, чем в полтора раза ниже по сравнению с обработкой аналогичных данных на автономных (локальных) компьютерах.
Для каких же целей используются компьютерные сети?
• Первая цель — предоставление доступа
к программам, оборудованию и особенно данным для любого пользователя сети. Это называется совместным использованием ресурсов.
• Вторая цель — обеспечение высокой надежности
при помощи альтернативных источников информации. Например, все файлы могут быть расположены на двух или трех машинах одновременно, так что, если одна из них недоступна по какой-либо причине, то используются другие копии. Возможность продолжать работу, несмотря на аппаратные проблемы, имеет большое значение для военных и банковских задач, воздушного транспорта, безопасности ядерного реактора и т.п.
• Третья цель — экономия средств
. Небольшие компьютеры обладают значительно лучшим соотношением цена-производительность, нежели большие. Это обстоятельство заставляет разработчиков создавать системы на основе модели клиент-сервер
. Обмен информацией в модели клиент-сервер обычно принимает форму запроса серверу на выполнение каких-либо действий. Сервер выполняет работу и отсылает ответ клиенту. Обычно в сети количество клиентов значительно больше числа используемых ими серверов.
• Четвертая цель — масштабируемость
, т.е. способность увеличивать производительность системы по мере роста нагрузки. В случае модели клиент-сервер новые клиенты и новые серверы могут добавляться по мере необходимости.
• Пятая цель - ускорение передачи информации
. Компьютерная сеть является мощным средством связи между удаленными друг от друга пользователями. Если один из них изменяет документ, находящийся на сервере, в режиме on-line, остальные могут немедленно увидеть эти изменения.
Имеется два важнейших параметра классификации сетей: технология передачи и размеры. Существуют два типа технологии передачи:
• широковещательные сети;
• сети с передачей от узла к узлу.
Широковещательные сети
обладают единым каналом связи, совместно используемым всеми машинами сети. Короткие сообщения, называемые пакетами, посылаемые одной машиной, принимаются всеми машинами. Поле адреса в пакете указывает, кому направляется сообщение. При получении пакета машина проверяет его адресное поле. Если пакет адресован этой машине, она обрабатывает пакет. Пакеты, адресованные другим машинам, игнорируются.
Сети с передачей от узла к узлу
состоят из большого количества соединенных пар машин. В такой сети пакету необходимо пройти через ряд промежуточных машин, чтобы добраться до пункта назначения. Часто при этом существует несколько возможных путей от источника к получателю.
Обычно небольшие сети используют широковещательную передачу, тогда как в крупных сетях применяется передача от узла к узлу.
Другим критерием классификации сетей является их размер. Сети можно разделить на локальные, муниципальные и глобальные
. И, наконец, существуют объединения двух и более сетей. Хорошо известным примером такого объединения является Internet. Размеры сетей являются важным классификационным фактором, поскольку в сетях различного размера применяется различная техника.
Локальными сетями
(ЛВС — локальные вычислительные сети или LAN — Local Area
Network
) называют сети, размещающиеся, как правило, в одном здании или на территории какой-либо организации размерами до нескольких километров. Их часто используют для предоставления совместного доступа компьютеров к ресурсам (например, принтерам) и обмена информацией. Локальные сети отличаются от других сетей тремя характеристиками: размерами, технологией передачи данных и топологией. Обычные ЛВС имеют пропускную способность канала связи от 10 до 100 Мбит/с, небольшую задержку — десятые доли мкс и очень мало ошибок.
Муниципальные
или региональные сети (MAN — Metropolitan AN
) являются увеличенными версиями локальных сетей и обычно используют схожие технологии. Такая сеть может объединять несколько предприятий корпорации или город. Муниципальная сеть может поддерживать передачу цифровых данных, звука и включать в себя кабельное телевидение. Обычно муниципальная сеть не содержит переключающих элементов для переадресации пакетов во внешние линии, что упрощает структуру сети.
Глобальные сети (Wide AN или ГВС)
охватывают значительную территорию, часто целую страну или даже континент. Они объединяют множество машин, предназначенных для выполнения приложений. Эти машины называются хостами
. Хосты соединяются коммуникационными подсетями
или просто подсетями
. Задачей подсети является передача ообщений от хоста хосту, подобно тому, как телефонная система переносит слова говорящего слушающему. То есть коммуникативный аспект сети — подсеть отделен от прикладного аспекта — хостов, что значительно упрощает структуру сети.
Компьютерные сети можно классифицировать по разным признакам, представленным на рис.8.
|
|
По территориальн ой рассредоточен ности |
глобальные |
| региональные |
||
| локальные |
||
| По типу ПК, входящих в сеть |
гомогенные (однородные) |
|
| гетерогенные (неоднородные) |
||
| По типу организации передачи данных |
с коммутацией каналов |
|
| с коммутацией сообщений |
||
| с коммутацией пакетов |
||
| По режиму передачи |
широковещательные |
|
| последовательные |
||
| данных |
||
| По характеру реализуемых функций |
вычислительные |
|
| информационные |
||
| смешанные |
||
| По способу управления |
с децентрализованным управлением |
|
| с централизованным управлением |
||
| со смешанным управлением |
Рис. 8. Классификация компьютерных сетей
Характеристики различных видов компьютерных сетей представлены в таблице.
| Вид компьютерной сети |
Характеристика |
| По территориальной рассредоточенности
|
|
| Глобальные |
Объединяют пользователей, расположенных по всему миру. Взаимодействие абонентов осуществляется посредством спутниковых каналов связи и телефонных линий |
| Региональные |
Объединяют пользователей города, области, небольших стран и в качестве каналов связи чаще всего используют телефонные линии |
| Локальные |
Связывают абонентов одной организации, расположенных в одном или нескольких близлежащих зданиях. Для связи абонентов используется единый высокоскоростной канал передачи данных |
| По типу ПК, входящих в сеть
|
|
| Гомогенные |
Сети, состоящие из программно совместимых компьютеров |
| Гетерогенные |
Сети, в состав которых входят программно несовместимые компьютеры |
| По типу организации передачи данных
|
|
| С коммутацией каналов |
Характеризуются установлением прямой связи с абонентом на некоторое время в пределах общей очереди. Основным недостатком такой связи является ожидание соединения в общей |
| очереди. Положительным качеством такой передачи является тот факт, что передача не может быть осуществлена вне очереди (произвольно), что повышает достоверность передачи информации в целом |
|
| С коммутацией сообщений |
Характеризуются наличием узлов коммутации, которые получают сообщение, запоминают его и, в случае освобождения канала связи с абонентом по определенному адресу, передают это сообщение. Положительной стороной такой передачи является минимальное время ожидания, отрицательной - то, что сеть получается более дорогой (необходимо разработать специальное программное обеспечение узла коммутации), а при передаче большого объема информации (1 млн. байт) канал может быть занят несколько часов |
| С коммутацией пакетов |
Позволяют длинное сообщение на передающем пункте разбивать на пакеты сообщений. Информация передается пакетами. Положительная сторона такого способа передачи - сокращается время ожидания передачи, отрицательная - необходимость иметь программное обеспечение, позволяющее разбивать на передающем пункте сообщение на пакеты с заголовком, адресом и контрольным числом, а на принимающем пункте - сборку сообщения по идентификатору |
| По режиму передачи данных
|
|
| Широковещательные |
Характеризуются тем, что в каждый момент времени на передачу данных может работать только одна рабочая станция, а все остальные станции в это время работают на прием |
| Последовательные |
Характеризуются тем, что передача данных производится последовательно от одной станции к соседней, причем на разных участках сети могут использоваться различные виды физической передающей среды |
| По характеру реализуемых функций
|
|
| Вычислительные |
Предназначены для решения задач управления на основе вычислительной |
| обработки исходной информации |
|
| Информационные |
Предназначены для получения справочных данных по запросу пользователей |
| Смешанные |
Реализуют вычислительные и информационные функции |
| По способу управления
|
|
| С централизованным управлением |
Компьютерная сеть, в которой все функции управления и координации выполняемых сетевых операций сосредоточены в одном или нескольких управляющих компьютерах |
| С децентрализованным управлением |
Компьютерная сеть, в которой каждый узел сети имеет полный набор программных средств для координации выполняемых сетевых операций |
| Смешанные |
Компьютерные сети, в которых в определенном сочетании реализованы принципы централизованного и децентрализованного управления, например, задачи с высшим приоритетом решаются под централизованным управлением, а остальные задачи - под децентрализованным |
6.2 Типы сетей
Сети подразделяются на два типа: одноранговые и на основе сервера
.
Между этими двумя типами сетей существуют принципиальные различия, которые определяют их разные возможности. Выбор типа сети зависит от многих факторов: размера предприятия и вида его деятельности, необходимого уровня безопасности, доступности административной поддержки, объема сетевого трафика, потребностей сетевых пользователей, финансовых возможностей.
В одноранговой сети все компьютеры равноправны
. Каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер. Нет отдельного компьютера, ответственного за администрирование всей сети. Пользователи сами решают, какие ресурсы на своем компьютере сделать доступными в сети.
Одноранговые сети, как правило, объединяют не более 10 компьютеров. Отсюда их другое название — рабочие группы
. Одноранговые сети относительно просты, дешевле сетей на основе сервера, но требуют более мощных компьютеров. Требования к производительности и уровню защиты сетевого программного обеспечения (ПО) ниже, чем в сетях с выделенным сервером. Поддержка одноранговых сетей встроена во многие операционные системы (ОС), поэтому для организации одноранговой сети дополнительного ПО не требуется.
Если в сети более 10 компьютеров, то одноранговая сеть становится недостаточно производительной. Поэтому большинство сетей имеют другую конфигурацию — они работают на основе выделенного сервера
. Выделенным сервером называется такой компьютер, который функционирует только как сервер и не используется в качестве клиента или рабочей станции. Он специально оптимизирован для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и обеспечивает защиту файлов и каталогов. Сети на основе сервера стали промышленным стандартом.
Основным аргументом при выборе сети на основе сервера является защита данных. Проблемами безопасности занимается один администратор: он формирует единую политику безопасности и применяет ее в отношении каждого пользователя сети.
Сети на основе сервера, в отличие от одноранговых сетей, способны поддерживать тысячи пользователей. При этом к характеристикам компьютеров и квалификации пользователей предъявляются более мягкие требования, чем в одноранговых сетях.
Виды серверов и их назначение
| Вид сервера |
Назначение |
| Универсальный сервер |
Предназначен для выполнения несложного набора различных задач обработки данных в локальной сети |
| Сервер базы данных |
Выполняет обработку запросов, направляемых базе данных |
| Прокси-сервер (Proxyсервер) |
Обеспечивает подключение рабочих станций локальной сети к глобальной сети Internet |
| Web-сервер |
Предназначен для работы с webресурсами глобальной сети Internet |
| Файловый сервер |
Обеспечивает функционирование распределенных ресурсов, включая файлы и программное обеспечение |
| Сервер приложений |
Предназначен для выполнения прикладных процессов. С одной стороны, взаимодействует с клиентами, получая задания, а с другой стороны, работает с базами данных, подбирая данные, необходимые для обработки |
| Сервер удаленного доступа |
Обеспечивает сотрудникам, работающим дома торговым агентам, служащим филиалов, лицам, находящимся в командировках, возможность работы с данными сети |
| Телефонный сервер |
Предназначен для организации в локальной сети службы телефонии. Этот сервер выполняет функции речевой почты, автоматического распределения вызовов, учет стоимости телефонных разговоров, интерфейса с внешней телефонной сетью. Наряду с телефонией сервер может также передавать изображения и сообщения факсимильной связи |
| Почтовый сервер |
Предоставляет сервис в ответ на запросы, присланные по электронной почте |
| Терминальный сервер |
Обьединяет группу терминалов и упрощает переключения при их перемещении |
| Коммуникационный сервер |
Выполняет функции терминального сервера, но при этом также осуществляет и маршрутизацию данных |
| Видеосервер |
Снабжает пользователей, видеоматериалами, обучающими программами, видеоиграми, обеспечивает электронный маркетинг. Имеет высокую производительность и большую память |
Сетевой адаптер (сетевая карта)
относится к периферийным устройствам персонального компьютера, непосредственно взаимодействующим со средой передачи данных, которая прямо или через другое коммуникационное оборудование связывает его с другими компьютерами. Сетевые адаптеры вместе с сетевым программным обеспечением способны распознавать и обрабатывать ошибки, которые могут возникнуть из-за электрических помех, коллизий или плохой работы оборудования.
Сетевые адаптеры выполняют семь основных операций при приеме или передаче сообщений, представленных в таблице:
| Наименование операции |
Характеристика операции |
| Прием и передача данных |
Данные передаются из ОЗУ ПК в адаптер или из адаптера в память ПК через программируемый канал ввода/вывода, канал прямого доступа или разделяемую память |
| Буферизация |
Для согласования скорости обработки различными компонентами ЛВС используются буфера. Буфер позволяет адаптеру осуществлять доступ ко всему пакету данных |
| Формирование пакета данных |
Сетевой адаптер делит данные на блоки в режиме передачи и оформляет в виде кадра определенного формата или соединяет их в режиме приема данных. Кадр включает несколько служебных полей, среди которых имеется адрес компьютера назначения и контрольная сумма |
| кадра, по которой сетевой адаптер станции назначения делает вывод о корректности доставленной по сети информации |
|
| Доступ к каналу связи |
Сетевой адаптер использует набор правил, обеспечивающих доступ к среде передачи и позволяющих выявить конфликтные ситуации и контроль состояния сети |
| Идентификация адреса |
Сетевой адаптер идентифицирует свой адрес в принимаемом пакете. Физический адрес адаптера может определяться установкой переключателей, храниться в специальном регистре или ПЗУ адаптера |
| Кодирование и декодирование данных |
Сетевой адаптер формирует электрические сигналы, используемые для представления данных в процессе передачи их по каналам связи |
| Наименование операции |
Характеристика операции |
| Передача и прием импульсов |
В режиме передачи сетевой адаптер передает закодированные электрические импульсы данных в канал связи, а при приеме направляет импульсы на декодирование |
6.3 Топология сетей
Термин топология сети
характеризует способ организации физических связей компьютеров и других сетевых компонентов. Выбор той или иной топологии влияет на состав необходимого сетевого оборудования, возможности расширения сети и способ управления сетью. Топология
— это стандартный термин. Все сети строятся на основе базовых топологий: шина, звезда, кольцо, ячеистая
. Сами по себе базовые топологии не сложны, однако на практике часто встречаются довольно сложные их комбинации.
Шина.
Эту топологию часто называют линейной шиной. Она наиболее простая из всех топологий и весьма распространенная. В ней используется один кабель, называемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры. В сети с топологией шина данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети, но принимает их тот, адрес которого совпадает с адресом получателя, зашифрованном в этих сигналах. Причем в каждый момент времени передачу может вести только один компьютер. Поэтому производительность такой сети зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных, тем медленнее сеть. На быстродействие сети также влияют:
• тип аппаратного обеспечения сетевых компьютеров;
• частота, с которой компьютеры передают данные;
• тип работающих сетевых приложений;
• тип сетевого кабеля;
• расстояние между компьютерами в сети.
Шина — пассивная
топология: компьютеры только слушают передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому выход одного или нескольких компьютеров из строя никак не сказывается на работе сети.
Итак, под топологией вычислительной сети понимается конфигурация сети, т.е. способ организации физических связей. Компьютеры, подключѐнные к сети, часто называют станциями или узлами сети.
Ниже рассмотрены некоторые, наиболее часто встречающиеся топологии.
Полносвязная топология
соответствует сети, в которой каждый компьютер сети связан со всеми остальными. Несмотря на логическую простоту, этот вариант оказывается громоздким и неэффективным. Для каждой пары компьютеров должна быть выделена отдельная электрическая линия связи. Полносвязные топологии применяются редко. Чаще всего используется многомашинных комплексах или глобальных сетях при небольшом количестве компьютеров.
Ячеистая топология
получается из полносвязной путѐм удалением некоторых возможных связей. в сети с ячеистой топологией непосредственно связываются только те компьютеры, между которыми идет интенсивный обмен данными, а для обмена данными между компьютерами, не связанными непосредственно, используются транзитные передачи через промежуточные узлы. Ячеистая топология допускает соединение многих компьютеров и характерна, как правило, для глобальных сетей.
Общая шина
является очень распространѐнной (а до недавнего времени самой распространѐнной) топологией для локальных сетей. В этом случае все компьютеры соединяются с общей шиной. Передаваемая информация может распространятся в обе стороны. Применение общей шины снижает стоимость проводки, унифицирует подключение различных модулей, обеспечивает возможность почти мгновенного широковещательного обращения ко всем станция сети. Таким образом, основными преимуществами такой схемы являются дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям. Самый серьѐзный недостаток общей шины заключается в еѐ низкой надѐжности: любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъѐмов полностью парализует всю сеть. Другим недостатком общей шины является еѐ невысокая производительность, так как при таком способе подключения только один компьютер в каждый момент времени может передавать данные в сеть. Поэтому пропускная способность канала связи всегда делится здесь между всеми узлами сети.
Топология звезда
. В этом случае каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором, который находится в центре сети. В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. Главное преимущество этой топологии перед общей шиной - существенно большая надежность. Любые неприятности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель присоединѐн, и только неисправность концентратора влечѐт за собой неработоспособность всей сети. Кроме того, концентратор может играть роль интеллектуального фильтра информации, поступающей от узлов в сеть, и при необходимости блокировать запрещѐнные администратором передачи. К недостаткам этой топологии относится более высокая, по сравнению с общей шиной, стоимость прокладки кабеля и высокая стоимость сетевого оборудования за счѐт покупки сетевого концентратора.
Кроме того, число узлов сети ограничивается числом портов концентратора. Иногда имеет смысл строить сеть из нескольких концентраторов, иерархически соединѐнных между собой связями типа звезда. В настоящее время иерархическая звезда является самым распространѐнным типом топологии связей как в локальных, так и в глобальных сетях.
В сетях с кольцевой конфигурацией
данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому, как правило, в одном направлении. Если компьютер распознаѐт данные как "свои", то он копирует их себе во внутренний буфер. В сети с кольцевой топологией необходимо принимать специальные меры, чтобы в случае выхода из строя или выключения одного из компьютеров не прерывался процесс передачи данных между остальными узлами сети. Кольцо представляет собой очень удобную конфигурацию для организации обратной связи - данные, сделав полный оборот, возвращаются к узлуисточнику. Поэтому этот узел может контролировать процесс доставки данных адресату. Часто это свойство кольца используется для тестирования связанности сети и поиска узла, работающего некорректно.
В то время как небольшие сети, как правило, имеют типовую топологию – звезда, кольцо или общая шина, для крупных сетей характерно наличие произвольных связей между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией
или гетерогенными сетями
.
В сетях с небольшим (10-30) числом компьютеров чаще всего используется одна из типовых топологий – общая шина, кольцо, звезда или полносвязная сеть. Все они обладают свойством однородности, т.е. все компьютеры имеют одинаковые права доступа к другим компьютерам (за исключением центрального компьютера при соединении звезда). Такая структура позволяет достаточно просто наращивать число компьютеров, облегчает обслуживание и использование сети.
Однако при построении больших сетей однородная структура превращается из достоинства в недостаток. Появляются ограничения:
- Ограничение на длину связи между узлами;
- Ограничение на количество узлов в сети;
- Ограничение на интенсивность трафика, порождаемого узлами сети.
Структура сети делится на 2 составляющих: физическая и логическая топология. Под физической топологией понимается конфигурация связей, образованных отдельными частями кабеля, а под логической – конфигурация информационных потоков между компьютерами сети. Во многих случаях они совпадают.
Организация взаимодействия устройств в сети – довольно сложная задача, поэтому применяется декомпозиция. Процедура декомпозиции включает в себя чѐткое определение функций каждого модуля, решающего отдельную задачу, и интерфейс между ними. При декомпозиции часто применяется многоуровневый подход. В таком случае чѐтко определяются функции каждого уровня и интерфейсы между ними. Интерфейс определяет набор функций, которые нижележащий уровень представляет вышележащему. Формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах, называют протоколами
. Модули, реализующие протоколы соседних уровней и находящиеся в одном узле, также взаимодействуют друг с другом в соответствии с чѐтко определѐнными правилами и с помощью стандартизованных форматов сообщений. Эти правила принято называть интерфейсом.
Протокол является соглашением, но из этого вовсе не следует, что он является стандартным. На практике же все стремятся использовать стандартные протоколы. В начале 80-х годов ряд международных организаций по стандартизации – ISO, ITU-T и некоторые другие – разработали модель, которая сыграла значительную роль в развитии сетей. Эта модель называется моделью взаимодействия открытых сетей (Open System
Interconnection)
или моделью OSI. Модель OSI определяет различные уровни взаимодействия систем, даѐт им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень. Уровни модели OSI можно чѐтко разделить на 7 уровней.
Уровень 1:
физический
- битовые протоколы передачи информации;
Уровень 2:
канальный
- формирование кадров, управление доступом к среде;
Уровень 3:
сетевой
- маршрутизация, управление потоками данных;
Уровень 4:
транспортный
- обеспечение взаимодействия удаленных процессов;
Уровень 5:
сеансовый
- поддержка диалога между удаленными процессами;
Уровень 6:
представительский
- интерпретация передаваемых данных;
Уровень 7:
прикладной
- пользовательское управление данными,
Основная идея этой модели заключается в том, что каждому уровню отводится конкретная роль, в том числе и транспортной среде. Благодаря этому общая задача передачи данных расчленяется на отдельные легко обозримые задачи.
Необходимые соглашения для связи одного уровня с выше- и нижерасположенными называют протоколом.
Так как пользователи нуждаются в эффективном управлении, система вычислительной сети представляется как комплексное строение, которое координирует взаимодействие задач пользователей.
С учетом вышеизложенного можно вывести следующую уровневую модель с административными функциями, выполняющимися в пользовательском прикладном уровне. Отдельные уровни базовой модели проходят в направлении вниз от источника данных (от уровня 7 к уровню 1) и в направлении вверх от приемника данных (от уровня 1 к уровню 7). Пользовательские данные передаются в нижерасположенный уровень вместе со специфическим для уровня заголовком до тех пор, пока не будет достигнут последний уровень.
На приемной стороне поступающие данные анализируются и, по мере надобности, передаются далее в вышерасположенный уровень, пока информация не будет передана в пользовательский прикладной уровень.
Физический уровень
(Physical layer) имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи, таким, например, как коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель или цифровой территориальный канал. К этому уровню имеют отношение характеристики физических сред передачи данных. На этом же уровне определяются характеристики электрических сигналов, передающих дискретную информацию. Кроме того, здесь стандартизуются типы разъѐмов и назначение каждого контакта.
Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключѐнных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. Примером протокола может быть 10Base-T технологии Ethernet.
Канальный уровень
(Data Link layer). На физическом уровне пересылаются только биты. При этом не учитывается, что в некоторых сетях, в которых линии связи используются попеременно несколькими парами взаимодействующих компьютеров, физическая среда передачи данных может быть занята. Поэтому одной из задач канального уровня является проверка доступности среды передачи. Другой задачей канального уровня является реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок. Для этого биты группируются в группы, называемые кадрами (frames). Примерами протоколов канального уровня являются протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.
Изначально планировалось транспортировку сообщений полностью возложить на этот уровень, но он явно не справляется со своей задачей, поэтому в модели OSI решение этой задачи возлагается на два следующих уровня – сетевой и транспортный.
Сетевой уровень
(Network layer) служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, причѐм эти сети могут использовать совершенно различные принципы передачи сообщений между конечными узлами и обладать произвольной структурой связей.
Протоколы канального уровня локальных сетей обеспечивают доставку данных между любыми узлами только в сети с соответствующей типовой топологией. Это очень жѐсткое ограничение, которое не позволяет строить сети с развитой структурой, то есть гетерогенные сети. Можно было бы усложнять протоколы канального уровня, но для сохранения простоты процедур передачи данных для типовых топологи, и для сохранения возможности ввода произвольных топологий вводится дополнительный сетевой уровень.
На сетевом уровне работают протоколы ещѐ одного типа, которые отвечают за отображение адреса узла, используемого на сетевом уровне, в локальный адрес сети. Такие протоколы часто называют протоколами разрешения адресов – Address Resolution Protocol, ARP.
Транспортный уровень
(Transport layer) обеспечивает приложениям или верхним уровням стека – прикладному и сеансовому – передачу данных с той степенью надѐжности, которая им требуется. Модель OSI определяет 5 классов сервиса, предоставляемых транспортным уровнем. Эти виды сервиса отличаются качеством предоставляемых услуг.
Как правило, все протоколы, начиная с транспортного уровня и выше, реализуются программными средствами конечных узлов сети – компонентами их сетевых операционных систем. В качестве примера транспортных протоколов можно привести протоколы TCP и UDP стека TCP/IP и протокол SPX стека Novell.
Сеансовый уровень
(Session layer) обеспечивает управление диалогом: фиксирует какая из сторон является активной в настоящий момент, предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке, а не начинать всѐ с начала. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется в виде отдельных протоколов, хотя функции этого уровня часто объединяют с функциями прикладного уровня и реализуют в одном протоколе.
Представительный уровень (Presentation layer) имеет дело с формой представления передаваемой по сети информации, не меняя при этом еѐ содержания. За счѐт уровня представления информации, передаваемая прикладным уровнем одной системы, всегда понятна прикладному уровню другой системы. Примером такого протокола является протокол Secure Socket Layer (SSL), который обеспечивает секретный обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня стека TCP/IP.
Прикладной уровень
(Application layer) – это в действительности просто набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам. Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением (message). Примерами служб прикладного уровня могут являться файловые службы NFS и FTP.
Для избежания несоответствий протоколов, стали появляться комитеты по стандартизации. В настоящее время в сетях используется большое количество стеков коммуникационных протоколов. Наиболее распространѐнными являются следующие стеки: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS,SMB, DECnet, SNA и OSI. Все эти стеки, кроме SNA на нижних уровнях – физическом и канальном, - используют одни и те же хорошо стандартизованные протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI и некоторые другие, которые позволяют использовать во всех сетях одну и ту же аппаратуру.
Основные протоколы Протоколы Telnet.
Протоколы Telnet выполняют эмуляцию терминала, позволяющую на удаленном компьютере, называемом клиентом Telnet, получить доступ к ресурсам другого компьютера - сервера Telnet. Протоколы Telnet осуществляют проекцию клиентского компьютера на сервер Telnet так, что этот компьютер выглядит как терминал, подключенный непосредственно к локальной сети. Данная проекция, по сути, является образом программного обеспечения, виртуальным терминалом, способным взаимодействовать с удаленной хост-системой. Эмулированные терминалы работают в текстовом режиме и могут выполнять такие процедуры, как просмотр меню (позволяя пользователям выбирать из них нужные опции) или доступ к приложениям сервера. Пользователи начинают сеанс Telnet с запуска клиентского программного обеспечения Telnet, а затем регистрируются на сервере Telnet.
Возможности протоколов Telnet ограничены выполнением приложений и просмотром информации, хранящейся на сервере. Они являются протоколами "только для просмотра" и неприменимы для операций корпоративного использования файлов типа выгрузки информации из основной системы.
Протокол FTP.
Протокол FTP обеспечивает эффективную передачу файлов между двумя компьютерами, на которых он применяется. В качестве протокола FTP используется приложениями, а пользователи применяют его как программу для выполнения операций с файлами. FTP обеспечивает доступ к файлам и каталогам, а также позволяет выполнять определенные операции, типа перемещения различных каталогов. Он взаимодействует с Telnet, обеспечивая успешную регистрацию на сервере FTP и последующий перенос файлов.
Даже тогда, когда FTP применяется пользователями вручную в качестве программы, его функции ограничены просмотром каталогов и манипуляциями с ними, печатанием содержимого файлов и копированием файлов между хост-системами. Он не может выполнять удаленные файлы в виде программ.
Истоки FTP лежат в UNIX, и многие устройства и сети используют UNIX в качестве своей операционной системы. Использование FTP в качестве команды в сетевом мире вне данного контекста может привести к неприятностям, так как UNIX чувствительна к регистру. Большинство ее команд, каталогов и имен файлов допускают только нижний регистр. Система Windows NT нечувствительна к регистру, хотя распознает в именах файлов символы обоих регистров. Работая с Windows NT, можно печатать команду любым способом, однако следует помнить, что не все применяют NT, и поэтому надежнее вводить команду в нижнем регистре - ftp.
Протокол TFTP.
Простейший протокол передачи файлов TFTP - это сокращенная стандартная версия FTP, которую можно применять по выбору, когда точно известно, что нужно и где это найти. В нем нет средств для просмотра каталогов, он позволяет лишь посылать и получать файлы, причем блоки посылаемых данных намного меньше, чем в FTP. Важно и то, что TFTP открывает только публичные файлы и не предоставляет доступа к специальной информации. Протокол NFS.
Протокол сетевой файловой системы NFS, применяемый для корпоративной работы с файлами, обеспечивает взаимодействие двух файловых систем различных типов. Предположим, что программное обеспечение сервера NFS работает на сервере NetWare, а клиентское программное обеспечение NFS - на хост-системе UNIX. NFS позволяет прозрачным образом сохранить файлы UNIX в области оперативной памяти сервера NetWare, которая, в свою очередь, доступна пользователям UNIX. Несмотря на различия между файловыми системами NetWare и UNIX (по чувствительности к регистру, длине имен файлов, защите и т.д.), пользователи обеих систем могут получить доступ к одному и тому же файлу своим обычным способом.
NFS имеет более широкие возможности, чем FTP и TFTP. Он может выполнять удаленные файлы, открывать графические приложения на вашем рабочем компьютере, импортировать и экспортировать материалы, т.е. манипулировать приложениями на расстоянии.
Протокол SMTP.
Простой протокол пересылки почты SMTP регулирует работу электронной почты, применяя метод буферизации, или очередности. После того как сообщение послано адресату, оно записывается в буфер (обычно на диск). Программное обеспечение адресата регулярно проверяет этот буфер, и обнаруженное в нем сообщение достигает пункта назначения.
Протокол LPD.
Данный протокол предназначен для корпоративного использования принтера. Демон LPD вместе с программой Line Printer (LPR) позволяет буферизовывать задания для печати и посылать их на сетевые принтеры.
Протокол X Windows
.
Предназначенный для операций клиент/сервер протокол X Windows применяется для создания приложений клиент/сервер на основе графического пользовательского интерфейса. Идея состоит в том, чтобы позволить программе, называемой клиентом, работать на одном компьютере, создавая отображение на другом, на котором действует специальная программа, называемая сервером окон.
Протокол SNMP.
История работы сети очень важна для сетевых администраторов. Она хранит важную информацию, позволяющую администратору предугадывать будущие потребности, анализировать тенденции развития и отлавливать нежелательные действия. Сравнение текущего состояния сети с особенностями ее функционирования в прошлом может значительно облегчить поиск неисправностей и их устранение.
Простой протокол управления сетью предназначен для сбора и обработки ценной сетевой информации. Он собирает данные путем опроса сетевых устройств со станции управления через фиксированные интервалы времени, требуя от них открыть определенную информацию. Если все в порядке, SNMP получает так называемый исходный материал - отчет, описывающий операционные свойства "здоровой" сети. Этот удобный протокол можно использовать в качестве "наблюдателя" за сетью, быстро сообщающего администраторам о каждом внезапном изменении хода событий. Такие сетевые наблюдатели именуются агентами', в случае нарушений посылают на станцию управления предупреждения, называемые системными прерываниями.
Сетевой администратор может повысить или понизить чувствительность агента. Чем выше чувствительность, тем быстрее он выдает предупреждение. При определении установок агента в конкретной сети администраторы руководствуются отчетами исходного материала. Чем мощнее оборудование станции управления, тем яснее картина работы сети. Мощные консоли имеют более широкие возможности хранения записей и улучшенные графические интерфейсы для создания логических образов сетевой структуры.
Протокол TCP.
Протокол управления передачей данных TCP появился в начальный период создания сетей, когда глобальные сети не отличались особой надежностью. Самой сильной его стороной является именно надежность. Он диагностирует ошибки, при необходимости посылает данные повторно и сообщает об ошибке на другие уровни, если не может исправить ее самостоятельно.
TCP берет из приложения большие блоки информации, разбивает их на сегменты, затем нумерует и упорядочивает каждый сегмент так, чтобы целевой протокол TCP мог снова соединить все сегменты в исходный большой блок. После отправки сегментов TCP ждет подтверждения от целевого TCP о получении каждого из них и заново посылает те, получение которых не было подтверждено.
Перед посылкой сегментов вниз по модели посылающий протокол TCP контактирует с целевым протоколом TCP с целью установления связям. В результате создается виртуальный цикл. Такой тип коммуникации называется ориентированным на связь. В то же время два уровня TCP также согласовывают между собой количество информации, которое должно быть послано до получения подтверждения от целевого TCP. Когда все согласовано, начинается стадия процесса надежной связи для уровня приложений.
TCP - надежный, точно работающий протокол дуплексной связи. Он очень сложен и дорог в масштабах расходов по эксплуатации сети, поэтому его следует приберечь для ситуаций, когда надежность становится максимально важной. Современные сети достаточно надежны, поэтому дополнительная защита часто является излишеством, и тогда вместо дорогостоящего метода передачи TCP лучше применять UDP. Протокол UDP.
Протокол передачи пользовательских датаграмм UDP применяется вместо TCP. Он считается "тонким" протоколом, так как не занимает в сети много места и не выполняет всех функций TCP. Однако он успешно справляется с передачей материалов, не требующих гарантированной доставки, и при этом использует намного меньше сетевых ресурсов.
UDP имеет преимущество перед TCP и тогда, когда вопросы надежности передачи решаются на уровне Process/Application. NFS решает задачи собственной надежности и делает применение TCP непрактичным и излишним.
Подобно TCP, UDP получает с верхних уровней блоки информации, разбивает их на сегменты и нумерует каждый из них, чтобы все сегменты можно было воссоединить в требуемый блок в пункте назначения. Однако UDP не упорядочивает сегменты и не заботится о том, в каком порядке они поступят в место назначения - он просто посылает сегменты, и забывает о них. Он не ждет подтверждений о получении и даже не допускает таких подтверждений и потому считается ненадежным протоколом. Но это не значит, что UDP неэффективен, - просто он не имеет отношения к вопросам надежности.
Кроме того, UDP не создает виртуальных циклов и не контактирует с целевым устройством перед отправкой материала. Поэтому он считается протоколом без постоянного соединения.
Протокол IP.
Идентификация сетевых устройств предполагает ответы на следующие вопросы. В какой сети находится данное устройство? Каков его IP (идентификатор) в данной сети? В первом речь идет об адресе программного обеспечения, во втором - об адресе аппаратного обеспечения. Все хост-узлы сети имеют локальные IP-адреса - логические адреса, содержащие важную закодированную информацию, значительно упрощающую маршрутизацию.
IP берѐт сегменты с уровня Host-to-Host и делит их на датаграммы (пакеты), a IP принимающей стороны снова соединяет датаграммы в сегменты. Каждой датаграмме приписываются IP-адреса отправителя и получателя. Каждый принимающий компьютер определяет маршрут пакета по указанному на нем целевому IP-адресу.
Протокол ARP.
К моменту, когда IP должен отправлять датаграмму, он уже информирован протоколами верхних уровней о целевом IP-адресе. В свою очередь, он должен сообщить протоколу уровня сетевого доступа аппаратный адрес целевого приемника. Если этот адрес не известен, для поиска нужной информации применяется протокол определения адресов ARP, который ведет широковещательный опрос сети, - запрашивает у каждого имеющего определенный IP-адрес компьютера адрес его аппаратного обеспечения. ARP может перевести IP-адрес в адрес аппаратного обеспечения, например, в адрес платы Ethernet целевого компьютера. Адрес аппаратного обеспечения называется адресом управления доступом на уровне носителя, или МАС-адресом. Таким образом формируется так называемая ARP-таблица, состоящая из IP-адресов и сопоставленных им MAC-адресов.
Протокол RARP.
Если компьютер IP не имеет дисков, он заведомо не может знать своего IP-адреса, но знает свой МАС-адрес. Протокол RARP посылает пакет с МАС-адресом, и запрашивает информацию о том, какой IP-адрес приписан данному МАС-адресу. На такой запрос отвечает особый компьютер, называемый RARP-сервером.
Протокол BootP
.
BootP обозначает программу загрузки - Boot Program. При включении бездисковой рабочей станции она рассылает по сети запрос BootP. BootP-сервер принимает этот запрос и ищет МАС-адрес клиента в файле BootP. Если подходящее вхождение найдено, сервер посылает (обычно с помощью протокола TFTP) на станцию ее IP-адрес с файлом, из которого она должна загружаться. BootP применяется бездисковыми компьютерами для получения следующей информации: - своего IP-адреса;
- IP-адреса серверного компьютера;
- Имени файла, который необходимо загрузить в память и выполнить при загрузке.
Протокол ICMP.
ICMP - протокол управления сообщениями в Internet, обеспечивающий службу сообщений для IP. Его сообщения имеют вид датаграмм. Объявления маршрутизаторов периодически рассылаются по сети, распространяя IP-адреса сетевых интерфейсов. Хостсистемы используют их для получения маршрутной информации. Требование маршрутизатора - это запрос на немедленное получение соответствующих объявлений, который может быть послан при запуске хост-системы.
6.4 Распределенная обработка данных. Технология «клиент-сервер»
Организация ЛВС на предприятии дает возможность распределить ресурсы ПК по отдельным функциональным сферам деятельности и изменить технологию обработки данных в направлении децентрализации.
Распределенная обработка данных имеет следующие преимущества:
• возможность увеличения числа удаленных взаимодействующих пользователей, выполняющих функции сбора, обработки, хранения и передачи информации;
• снятие пиковых нагрузок с централизованной базы путем распределения обработки и хранения локальных баз на разных персональных компьютерах;
• обеспечение доступа пользователей к вычислительным ресурсам ЛВС;
• обеспечение обмена данными между удаленными пользователями.
При распределенной обработке производится работа с базой данных, т. е. представление данных, их обработка. При этом работа с базой на логическом уровне осуществляется на компьютере клиента, а поддержание базы в актуальном состоянии — на сервере.
Выделяют локальные и распределенные
базы данных:
Локальная база данных
- это база данных, которая полностью располагается на одном ПК. Это может быть компьютер пользователя или сервер
Распределенная база данных
характеризуется тем, что может размещаться на нескольких ПК, чаще всего в роли таких ПК выступают серверы.
В настоящее время созданы базы данных по всем направлениям человеческой деятельности: экономической, финансовой, кредитной, статистической, научно-технической, маркетинга, патентной информации, электронной документации и т. д.
Создание распределенных баз данных было вызвано двумя тенденциями обработки данных, с одной стороны — интеграцией, а с другой — децентрализацией.
Интеграция обработки информации подразумевает централизованное управление и ведение баз данных.
Децентрализация обработки информации обеспечивает хранение данных в местах их возникновения или обработки, при этом скорость обработки повышается, стоимость снижается, увеличивается степень надежности системы.
Доступ пользователей к распределенной базе данных (РБД) и администрирование осуществляется с помощью системы управления распределенной базой данных, которая обеспечивает выполнение следующих функций:
• автоматическое определение компьютера, хранящего требуемые в запросе данные;
• декомпозицию распределенных запросов на частные подзапросы к базе данных отдельных ПК;
• планирование обработки запросов;
• передачу частных подзапросов и их исполнение на удаленных персональных компьютерах;
• прием результатов выполнения частных подзапросов;
• поддержание в согласованном состоянии копий дублированных данных на различных ПК
сети;
• управление параллельным доступом пользователей к РБД;
• обеспечение целостности РБД.
Распределенная обработка данных реализуется с помощью технологии «клиент-сервер». Технология «клиент-сервер» — это технология информационной сети, в которой основная часть ее ресурсов сосредоточена в серверах, обслуживающих своих клиентов.
Эта технология предполагает, что каждый из компьютеров сети имеет свое назначение и выполняет свою определенную роль. Одни компьютеры в сети владеют и распоряжаются информационно-вычислительными ресурсами (процессоры, файловая система, почтовая служба, служба печати, база данных), другие имеют возможность обращаться к этим службам, пользуясь их услугами.
Рассматриваемая технология определяет два типа компонентов: серверы
и клиенты
.
Сервер
— это объект, предоставляющий сервис другим объектам сети по их запросам. Сервис
— это процесс обслуживания клиентов.
Сервер работает по заданиям клиентов и управляет выполнением их заданий. После выполнения каждого задания сервер посылает полученные результаты клиенту, пославшему это задание.
Сервисная функция в архитектуре «клиент-сервер» описывается комплексом прикладных программ, в соответствии с которым выполняются разнообразные прикладные процессы.
Клиенты — это рабочие станции, которые используют ресурсы сервера и предоставляют удобные интерфейсы пользователя. Интерфейсы пользователя — это процедуры взаимодействия пользователя с системой или сетью.
Клиент является инициатором и использует электронную почту или другие сервисы сервера. В этом процессе клиент запрашивает вид обслуживания, устанавливает сеанс, получает нужные ему результаты и сообщает об окончании работы.
Один из основных принципов технологии «клиент-сервер» заключается в разделении функций стандартного интерактивного приложения на три группы, имеющие различную природу:
| Первая группа |
Это функции ввода и отображения данных |
| Вторая группа |
Это прикладные операции обработки данных, характерные для решения задач данной предметной области (например, для банковской системы - открытие счета, перевод денег с одного счета на другой и т. д.) |
| Третья группа |
Это операции хранения и управления информационновычислительными ресурсами (базами данных, файловыми системами и т. д.) |
В соответствии с этой классификацией в любом приложении выделяются следующие логические компоненты:
• компонент представления
, реализующий функции первой группы;
• прикладной компонент
, поддерживающий функции второй группы;
• компонент доступа к информационным ресурсам
, поддерживающий функции третьей группы.
Выделяют четыре модели реализации технологии «клиент-сервер»:|
Модель файлового сервера
Модель доступа к удаленным данным
Модель сервера баз данных
Модель сервера приложений
Модель файлового сервера
представляет наиболее простой случай распределенной обработки данных. Один из компьютеров в сети считается файловым сервером и предоставляет другим компьютерам услуги по обработке файлов. Файловый сервер играет роль компонента доступа к информационным ресурсам (т. е. к файлам). На других ПК в сети функционирует приложения, в которых совмещены компонент представления и прикладной компонент. Использование файловых серверов предполагает, что вся обработка данных выполняется на рабочей станции, а сервер лишь выполняет функции накопителя данных и средств доступа .
| Запросы |
||
| Компонент представления |
Прикладной компонент |
Компонент доступа к ресурсам |
| Файлы |
||
| Клиент
|
Сервер
|
|
К недостаткам технологии данной модели относят низкий сетевой трафик (передача множества файлов, необходимых приложению), небольшое количество операций манипуляции с данными (файлами), отсутствие адекватных средств безопасности доступа к данным (защита только на уровне файловой системы) и т. д.
Модель доступа к удаленным данным
существенно отличается от модели файлового сервера методом доступа к информационным ресурсам. В этой модели компонент представления и прикладной компонент также совмещены и выполняются на компьютереклиенте. Доступ к информационным ресурсам обеспечивается операторами специального языка (SQL, если речь идет о базах данных) или вызовами функций специальной библиотеки. Запросы к информационным ресурсам направляются по сети серверу базы данных, который обрабатывает и выполняет их, возвращая клиенту не файлы, а необходимые для обработки блоки данных, которые удовлетворяют запросу клиента .
| Запросы |
||
| Компонент представления |
Прикладной компонент |
Компонент доступа к ресурсам |
| Данные |
||
| Клиент
|
Сервер
|
|
Основное достоинство модели доступа к удаленным данным заключается в унификации интерфейса «клиент-сервер» в виде языка SQL и широком выборе средств разработки приложений. К недостаткам можно отнести существенную загрузку сети при взаимодействии клиента и сервера посредством SQL-запросов и невозможность администрирования приложений, т.к. в одной программе совмещаются различные по своей природе функции (представления данных и прикладного компонента).
Модель сервера баз данных
основана на механизме хранимых процедур. Процедуры хранятся в словаре баз данных, разделяются между несколькими клиентами и выполняются на том же компьютере, где функционирует SQL-сервер. В этой модели компонент представления выполняется на компьютере-клиенте, в то время как прикладной компонент оформлен как набор хранимых процедур и функционирует на компьютере-сервере базы данных. Там же выполняется компонент доступа к данным, т. е. ядро СУБД .
| Компонент представления |
Вызов прикладного компонента Получение результатов обработки данных |
Прикладной компонент |
Компонент доступа к ресурсам |
| Клиент
|
Сервер
|
||
Достоинства модели сервера баз данных:
• возможность централизованного администрирования прикладных функций;
• снижение трафика (вместо SQL-запросов по сети направляются вызовы хранимых процедур);
• экономия ресурсов компьютера за счет использования единожды созданного плана выполнения процедуры.
Основной недостаток модели сервера баз данных является ограниченность средств написания хранимых процедур, представляющих собой разнообразные процедурные расширения SQL. Сфера их использования ограничена конкретной СУБД из-за отсутствия возможности отладки и тестирования разнообразных хранимых процедур.
Модель сервера приложений
позволяет помещать прикладные программы на отдельные серверы приложений. Программа, выполняемая на компьютере-клиенте, решает задачу ввода и отображения данных, т. е. реализует операции первой группы. Прикладной компонент реализован как группа процессов, выполняющих прикладные функции, и называется сервером приложения. Доступ к информационным ресурсам, необходимым для решения прикладных задач, обеспечивается так же, как в модели доступа к удаленным данным, т. е. прикладные программы обращаются к серверу базы данных с помощью SQLзапросов.
| Вызов при- кладного компонента |
Запрос |
|
| Компонен т представл ения |
Прикладной компонент |
Компонент доступа к ресурсам |
| Данные |
||
| Сервер
|
||
| Клиент
|
Сервер
|
|
| Получение ре- |
зультатов
обработки
данных
Технологии «клиент-сервер» имеют следующие преимущества:
• позволяют организовывать сети с большим количеством рабочих станций;
• обеспечивают централизованное управление учетными записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое администрирование ; • предоставляют эффективный доступ к сетевым ресурсам. Наряду с преимуществами технология «клиент-сервер» имеет и ряд недостатков:
• неисправность сервера может сделать сеть неработоспособной, что влечет как минимум потерю сетевых ресурсов;
• требует квалифицированного персонала для администрирования;
• имеет более высокую стоимость сетей и сетевого оборудования.
6.5 Информационные хранилища
Применение технологии «клиент-сервер» не дает желаемого результата для анализа данных и построения систем поддержки и принятия решений. Это связано с тем, что базы данных, которые являются основой технологии «клиент-сервер», ориентированы на автоматизацию рутинных операций: выписки счетов, оформления договоров, проверки состояния склада и т. д., и предназначены, в основном, для линейного персонала.
Для менеджеров и аналитиков требуются системы, которые бы позволяли:
• анализировать информацию во временном аспекте;
• формировать произвольные запросы к системе;
• обрабатывать большие объемы данных;
• интегрировать данные из различных регистрирующих систем.
Информационное хранилище
— предметно-ориентированная, интегрированная, содержащая данные, накопленные за большой интервал времени, автоматизированная система, предназначенная для поддержки принятия управленческих решений.
Решением данной проблемы стала реализация технологии информационных хранилищ (складов данных).
Основное назначение информационного хранилища — информационная поддержка принятия решений, а не оперативная обработка данных. Технология информационного хранилища обеспечивает сбор данных из существующих внутренних баз предприятия и внешних источников, формирование, хранение и эксплуатацию информации как единой, хранение аналитических данных в форме, удобной для анализа и принятия управленческих решений.
| Внутренние базы
• базы финансового учета; • базы кадрового учета и т.д. |
Внешние базы
• базы предприятий-конкурентов; • базы правительственных и законодательных органов и др. |
Основные отличия локальной базы данных от информационного хранилища представлены в следующей таблице.
Отличия базы данных от информационного хранилища
| Элемент отличия |
База данных |
Информационное хранилище |
|
| Данные, содержащиеся в системе |
Оперативные организации |
данные |
Внутренние данные организации, внешние данные других источников |
| Модели данных |
Поддерживается одна модель данных |
Поддерживается большое количество моделей данных |
|
| Выполняемые запросы |
Запросы по оперативным данным предприятия, отражающим ситуацию на настоящий момент времени |
Оперативные и ретроспективные запросы, содержащие данные предприятия и внешних организаций как на настоящий момент времени, так и за предыдущие периоды |
|
Принцип, положенный в основу технологии информационного хранилища, заключается в том, что все необходимые для анализа данные извлекаются из нескольких локальных баз, преобразуются посредством статистических методов в аналитические данные, которые помещаются в один источник данных — информационное хранилище.
В процессе перемещения данных из локальной базы данных в информационное хранилище выполняются следующие преобразования:
• очищение данных
— устранение ненужной для анализа информации (адреса, почтовые индексы, идентификаторы записей и т. д.);
• агрегирование данных
— вычисление суммарных, средних, минимальных, максимальных и других статистических показателей;
• преобразование в единый формат
— производится в том случае, если одинаковые по наименованию данные, взятые из разных внешних и внутренних источников, имеют разный формат представления (например, даты).
• согласование во времени
— приведение данных в соответствие к одному моменту времени (например, к единому курсу рубля на текущий момент).
Данные, содержащиеся в информационном хранилище, обладают следующими свойствами:
| 1. Предметная ориентация |
Данные организованы в соответствии со способом их представления в предметных приложениях |
| 2. Целостность |
Данные объединены едиными наименованиями, единицами измерения и т. д. |
| 3. Отсутствие временной привязки |
В отличие от локальных баз данных в информационном хранилище содержатся данные, накопленные за большой интервал времени (года и десятилетия) |
| 4.Согласованность во времени |
Данные приведены к единому моменту времени |
| 5. Неизменяемость |
Данные в информационных хранилищах не обновляются и не изменяются, они считываются из различных источников и доступны только для чтения ' |
Существует три вида информационных хранилищ:
• витрины данных;
• информационные хранилища двухуровневой архитектуры;
• информационные хранилища трехуровневой архитектуры.
Витрины данных
— это небольшие хранилища с упрощенной архитектурой. Витрины данных строятся без создания центрального хранилища, при этом информация поступает из локальных баз данных и ограничена конкретной предметной областью, поэтому в разных витринах данных информация может дублироваться. При построении витрин используются основные принципы построения хранилищ данных, поэтому их можно считать хранилищами данных в миниатюре.
Информационные хранилища двухуровневой архитектуры характеризуются
тем, что данные концентрируются в одном источнике, к которому все пользователи имеют доступ. Таким образом, обеспечивается возможность формирования ретроспективных запросов, анализа тенденций, поддержки принятия решений.
Информационные хранилища трехуровневой архитектуры имеют следующую структуру. На первом уровне располагаются разнообразные источники данных — локальные базы данных, справочные системы, внешние источники (данные информационных агентств, макроэкономические показатели). Второй уровень содержит центральное хранилище, куда стекается информация от всех источников с первого уровня, и, возможно, оперативный склад данных, который не содержит исторических данных и выполняет две основные функции:
• источник аналитической информации для оперативного управления; • подготовка данных для последующей загрузки в центральное хранилище.
Под подготовкой данных понимают их преобразование и проведение определенных проверок. Наличие оперативного склада данных необходимо при различном регламенте поступления информации из источников. Третий уровень представляет собой набор предметно-ориентированных витрин данных, источником информации для которых является центральное хранилище данных. Именно с витринами данных и работает большинство конечных пользователей.
Вопросы для самопроверки
1. Экспертная система представляет собой:
а) компьютерную программу, позволяющую в некоторой предметной области делать выводы, сопоставимые с выводами человека-эксперта;
б) стратегию решения задач, позволяющую осуществлять манипулирование знаниями на уровне человека-эксперта в определенной предметной области; в) язык представления знаний;
г) прикладную программу, созданную на основе системы управления базами данных.
2. Составными частями экспертной системы являются:
а) база знаний, механизм вывода, система пользовательского интерфейса;
б) базы данных, система пользовательского интерфейса;
в) совокупность баз данных, электронных таблиц и система пользовательского интерфейса;
г) человек-эксперт, программы речевого ввода, текстовый редактор.
3. База знаний содержит:
а) ответы на все вопросы;
б) базу данных и правила их поиска;
в) набор произвольных высказываний;
г) факты и правила, используемые для вывода других знаний.
4. В отличие от базы данных, база знаний содержит: а) факты; б)записи;
в)правила;
г) стратегии решения задачи.
5. Комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих компьютерам обмениваться данными, — это: а) магистраль;
б) интерфейс;
в) адаптер;
г) компьютерная сеть;
д) шины данных.
6. Глобальная компьютерная сеть — это:
а) информационная система с гиперсвязями;
б) множество компьютеров, связанных каналами передачи информации и находящихся в пределах одного помещения, здания;
в) совокупность хост-компьютеров и файл-серверов;
г) система обмена информацией на определенную тему;
д) совокупность локальных сетей и компьютеров, расположенных на больших расстояниях и соединенных с помощью каналов связи в единую систему.
7. Множество компьютеров, связанных каналами передачи информации и находящихся в пределах одного помещения, здания, называется: а) глобальной компьютерной сетью;
б) информационной системой с гиперсвязями;
в) локальной компьютерной сетью;
г) электронной почтой;
д) региональной компьютерной сетью.
8. Конфигурация (топология) локальной компьютерной сети, в которой все рабочие станции соединены с файл-сервером, называется: а) кольцевой; б)радиальной;
в) шинной;
г) древовидной;
д) радиально-кольцевой.
9. Наибольшие возможности для доступа к информационным ресурсам обеспечивает следующий из перечисленных способов подключения к Интернету: а) постоянное соединение по оптоволоконному каналу;
б) удаленный доступ по телефонным каналам;
в) постоянное соединение по выделенному каналу;
г) терминальное соединение по коммутируемому телефонному каналу;
д) временный доступ по телефонным каналам.
10. Для хранения файлов, предназначенных для общего доступа пользователей сети, используется:
а) хост-компьютер;
б) файл-сервер;
в) рабочая станция;
г) клиент-сервер;
д) коммутатор.
11. Сетевой протокол — это:
а) набор соглашений о взаимодействиях в компьютерной сети;
б) последовательная запись событий, происходящих в компьютерной сети;
в) правила интерпретации данных, передаваемых по сети;
г) правила установления связи между двумя компьютерами в сети;
д) согласование различных процессов во времени.
12. Обмен информацией между компьютерными сетями, в которых действуют разные стандарты представления информации (сетевые протоколы), осуществляется с использованием:
а) хост-компьютеров;
б)электронной почты;
в) шлюзов;
г) модемов;
д) файл-серверов.
13. Транспортный протокол (TCP) обеспечивает:
а) разбиение файлов на IP-пакеты в процессе передачи и сборку файлов в процессе получения;
б) организацию одного сеанса связи;
в) предоставление в распоряжение пользователя уже переработанной информации;
г) доставку информации от компьютера-отправителя к компьютеру- получателю;
д) интерпретацию данных и подготовку их для пользовательского уровня. 14 Протокол маршрутизации (IP) обеспечивает:
а) доставку информации от компьютера-отправителя к компьютеру-получателю;
б) интерпретацию данных и подготовку их для пользовательского уровня;
в) сохранение механических, функциональных параметров физической связи в компьютерной сети;
г) управление аппаратурой передачи данных и каналов связи;
д) разбиение файлов на IP-пакеты в процессе передачи и сборку файлов в процессе получения.
15. Компьютер, подключенный к Интернету, обязательно имеет: а)IP-адрес;
б) Web-страницу;
в) домашнюю Web-страницу;
г) доменное имя;
д) URL-адрес. 16. Россия имеет следующий домен верхнего уровня в Интернете:
a) us; б) su; в) ru; г) га; д) ss.
17. Модем обеспечивает:
а) преобразование двоичного кода в аналоговый сигнал и обратно;
б) исключительно преобразование двоичного кода в аналоговый сигнал;
в) исключительно преобразование аналогового сигнала в двоичный код;
г) усиление аналогового сигнала;
д) ослабление аналогового сигнала.
18. Модем, передающий информацию со скоростью 28 800 бит/с, может передать 2 страницы текста (3600 байтов) в течение: а) 1 секунды;
б) 1 минуты;
в) 1 часа;
г) суток;
д) недели.
ГЛАВА 7. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ГЛОБАЛЬНЫХ СЕТЯХ
7.1 История развития глобальной сети Internet
Internet - мировая компьютерная сеть, объединяющая ПК отдельных пользователей и ЛВС предприятий и организаций. Она составлена из разнообразных компьютерных сетей, объединенных стандартными соглашениями о способах обмена информацией и единой системой адресации. Интернет использует протоколы семейства TCP/IP. Они хороши тем, что обеспечивают относительно дешевую возможность надежно и быстро передавать информацию даже по не слишком надежным линиям связи, а также строить программное обеспечение, пригодное для работы на любой аппаратуре. Система адресации (URL-адреса) обеспечивает уникальными координатами каждый компьютер (точнее, практически каждый ресурс компьютера) и каждого пользователя Internet, создавая возможность взять именно то, что нужно, и передать именно туда, куда нужно.
Около 40 лет назад Министерство Обороны США создало сеть, которая явилась предтечей Internet, – она называлась ARPAnet. ARPAnet была экспериментальной сетью, – она создавалась для поддержки научных исследований в военно-промышленной сфере, – в частности, для исследования методов построения сетей, устойчивых к частичным повреждениям, получаемым, например, при бомбардировке авиацией и способных в таких условиях продолжать нормальное функционирование. Это требование дает ключ к пониманию принципов построения и структуры Internet. В модели ARPAnet всегда была связь между компьютером-источником и компьютером-приемником (станцией назначения).
Сеть предполагалась ненадежной: любая часть сети может исчезнуть в любой момент.
На связывающиеся компьютеры – не только на саму сеть – также возложена ответственность обеспечивать налаживание и поддержание связи. Основной принцип состоял в том, что любой компьютер мог связаться как равный с равным с любым другим компьютером.
Передача данных в сети была организована на основе протокола Internet – IP. Протокол IP – это правила и описание работы сети. Этот свод включает правила налаживания и поддержания связи в сети, правила обращения с IP-пакетами и их обработки, описания сетевых пакетов семейства IP (их структура и т.п.). Сеть задумывалась и проектировалась так, чтобы от пользователей не требовалось никакой информации о конкретной структуре сети. Для того, чтобы послать сообщение по сети, компьютер должен поместить данные в некий "конверт'', называемый, например, IP, указать на этом "конверте'' конкретный адрес в сети и передать получившиеся в результате этих процедур пакеты в сеть.
Эти решения могут показаться странными, как и предположение о "ненадежной'' сети, но уже имеющийся опыт показал, что большинство этих решений вполне разумно и верно. Пока Международная Организация по Стандартизации (Organization for International
Standartization – ISO) тратила годы, создавая окончательный стандарт для компьютерных сетей, пользователи ждать не желали. Активисты Internet начали устанавливать IPпрограммное обеспечение на все возможные типы компьютеров. Вскоре это стало единственным приемлемым способом для связи разнородных компьютеров. Такая схема понравилась правительству и университетам, которые проводят политику покупки компьютеров у различных производителей. Каждый покупал тот компьютер, который ему нравился и вправе был ожидать, что сможет работать по сети совместно с другими компьютерами.
Примерно 10 лет спустя после появления ARPAnet появились Локальные Вычислительные Сети (LAN), например, такие как Ethernet и др. Одновременно появились компьютеры, которые стали называть рабочими станциями. На большинстве рабочих станций была установлена операционная система UNIX. Эта ОС имела возможность работы в сети с протоколом Internet (IP). В связи с возникновением принципиально новых задач и методов их решения появилась новая потребность: организации желали подключиться к ARPAnet своей локальной сетью. Примерно в то же время появились другие организации, которые начали создавать свои собственные сети, использующие близкие к IP коммуникационные протоколы. Стало ясно, что все только выиграли бы, если бы эти сети могли общаться все вместе, ведь тогда пользователи из одной сети смогли бы связываться с пользователями другой сети.
Одной из важнейших среди этих новых сетей была NSFNET, разработанная по инициативе Национального Научного Фонда (National Science Foundation – NSF). В конце 80-х NSF создал пять суперкомпьютерных центров, сделав их доступными для использования в любых научных учреждениях. Было создано всего лишь пять центров потому, что они очень дороги даже для богатой Америки. Именно поэтому их и следовало использовать кооперативно. Возникла проблема связи: требовался способ соединить эти центры и предоставить доступ к ним различным пользователям. Сначала была сделана попытка использовать коммуникации ARPAnet, но это решение потерпело крах, столкнувшись с бюрократией оборонной отрасли и проблемой обеспечения персоналом.
Тогда NSF решил построить свою собственную сеть, основанную на IP технологии ARPAnet. Центры были соединены специальными телефонными линиями. Однако, было очевидно, что не стоит даже и пытаться соединить все университеты и исследовательские организации непосредственно с центрами, т.к. проложить такое количество кабеля – не только очень дорого, но практически невозможно. Поэтому решено было создавать сети по региональному принципу. В каждой части страны заинтересованные учреждения должны были соединиться со своими ближайшими соседями. Получившиеся цепочки подсоединялись к суперкомпьютеру в одной из своих точек, таким образом суперкомпьютерные центры были соединены вместе. В такой топологии любой компьютер мог связаться с любым другим, передавая сообщения через соседей.
Это решение было успешным, но настала пора, когда сеть уже более не справлялась с возросшими потребностями. Совместное использование суперкомпьютеров позволяло подключенным общинам использовать и множество других вещей, не относящихся к суперкомпьютерам. Неожиданно университеты, школы и другие организации осознали, что заимели под рукой море данных и мир пользователей. Поток сообщений в сети (трафик) нарастал все быстрее и быстрее пока, в конце концов, не перегрузил управляющие сетью компьютеры и связывающие их телефонные линии. В 1987 г. контракт на управление и развитие сети был передан компании Merit Network Inc., которая занималась образовательной сетью Мичигана совместно с IBM и MCI. Старая физически сеть была заменена более быстрыми (примерно в 20 раз) телефонными линиями. Были заменены на более быстрые и сетевые управляющие машины.
Процесс совершенствования сети идет непрерывно. Однако, большинство этих перестроек происходит незаметно для пользователей. Включив компьютер, вы не увидите объявления о том, что ближайшие полгода Internet не будет доступна из-за модернизации. Возможно, даже более важно то, что перегрузка сети и ее усовершенствование создали зрелую и практичную технологию. Проблемы были решены, а идеи развития проверены в деле.
7.2 Способы доступа к Internet
Использование только электронной почты. Этот способ позволяет получать и отправлять сообщения другим пользователям и только. Через специальные шлюзы Вы можете также использовать и другие сервисы, предоставляемые Internet. Эти шлюзы, однако, не позволяют работать в интерактивном режиме, и могут быть довольно сложными в использовании.
Режим удаленного терминала. Вы подключаетесь к другому компьютеру, соединенному с Internet, как удаленный пользователь. На удаленном компьютере запускаются программыклиенты, которые используют Internet-сервисы, а результаты их работы отображаются на экране Вашего терминала. Поскольку для подключения используются, в основном, программы эмуляции терминала, Вы можете работать только в текстовом режиме. Таким образом, например, для просмотра WEB-узлов Вы сможете использовать только текстовый броузер и графических изображений не увидите.
Непосредственное соединение. Это основная и наилучшая форма соединения, когда Ваш компьютер становится одним из узлов Internet. Посредством протокола TCP/IP он напрямую общается с другими компьютерами в Internet. Доступ к сервисам Internet осуществляется посредством программ, работающих на Вашем компьютере.
Традиционно, компьютеры подключались напрямую в Internet через локальные сети или по выделенным соединениям. Кроме собственно компьютера, для установления таких соединений необходимо дополнительное сетевое оборудование (маршрутизаторы, шлюзы и т.п.). Поскольку это оборудование и каналы соединения достаточно дорогие, прямые соединения используются только организациями с большим объемом передаваемой и принимаемой информации.
Альтернативой прямого соединения для индивидуальных пользователей и небольших организаций является использование телефонных линий для установления временных соединений (dial up) к удаленному компьютеру, соединенному с Internet.
Использование протоколов SLIP (Serial Line Internet Protocol) или PPP (Point to Point Protocol) SLIP/PPP обеспечивает передачу пакетов TCP/IP по последовательным каналам, в частности, телефонным линиям, между двумя компьютерами. На обоих компьютерах работают программы, использующие протоколы TCP/IP. Таким образом, индивидуальные пользователи получают возможность устанавливать прямое соединение с Internet со своего компьютера, имея всего лишь модем и телефонную линию. Подключаясь посредством SLIP/PPP, Вы можете запускать программы-клиенты WWW, электронной почты и т.п.
непосредственно на своем компьютере.
SLIP/PPP действительно является способом прямого соединения с Internet, поскольку:
Ваш компьютер подсоединен к Internet.
Ваш компьютер использует сетевое программное обеспечение для общения с другими компьютерами по протоколу TCP/IP.
Ваш компьютер имеет уникальный IP-адрес.
В чем же различие между SLIP/PPP-соединением и режимом удаленного терминала? Для установления как SLIP/PPP-соединения, так и режима удаленного терминала необходимо дозвониться к другому компьютеру, непосредственно соединенному с Internet (провайдеру) и зарегистрироваться на нем. Ключевое отличие состоит в том, что при SLIP/PPP-соединении Ваш компьютер получает уникальный IP-адрес и напрямую общается с другими компьютерами по протоколу TCP/IP. В режиме же удаленного терминала Ваш компьютер является всего лишь устройством отображения результатов работы программы, запущенной на компьютере провайдера.
Доменная система имен
Сетевое программное обеспечение нуждается 32-битных IP-адресах для установления соединения. Однако пользователи предпочитают использовать имена компьютеров, поскольку их легче запоминать. Таким образом, необходимы средства для преобразования имен в IP-адреса и наоборот.
Когда Internet была небольшой, это было просто. На каждом компьютере были файлы, в которых описывались соответствия между именами и адресами. Периодически в эти файлы вносились изменения. В настоящее время такой способ изжил себя, поскольку количество компьютеров в Internet очень велико. Файлы были заменены системой серверов имен (name servers) которые отслеживают соответствия между именами и сетевыми адресами компьютеров (в действительности это только один из видов сервиса, предоставляемых системой серверов имен). Необходимо отметить, что используется целая сеть серверов имен, а не какой то один, центральный.
Сервера имен организованы в виде дерева, соответствующего организационной структуре сети. Имена компьютеров также составляют соответствующую структуру. Пример: компьютер имеет имя BORAX.LCS.MIT.EDU. Это компьютер, установленный в компьютерной лаборатории (LCS) в Массачусетском технологическом институте (MIT). Для того. Чтобы определить его сетевой адрес, теоретически, необходимо получить информацию от 4 различных серверов. Во-первых, необходимо связаться с одним из серверов EDU, которые обслуживают учреждения образования (для обеспечения надежности каждый уровень иерархии имен обслуживают несколько серверов). На этом сервере необходимо получить адреса серверов MIT. На одном из серверов MIT можно получить адрес сервера
(серверов) LCS. В заключение, на сервере LCS можно узнать адрес компьютера BORAX. Каждый из этих уровней называется доменом. Полное имя BORAX.LCS.MIT.EDU, таким образом, представляет собой доменное имя ( так же как и имена доменов LCS.MIT.EDU, MIT.EDU, and EDU).
К счастью, в действительности нет необходимости каждый раз связываться со всеми перечисленными серверами. Программное обеспечение, установленное у пользователя, связывается с сервером имен в своем домене, а он при необходимости связывается с другими серверами имен и предоставляет в ответ конечный результат преобразования доменного имени в IP-адрес.
Доменная система хранит не только информацию об именах и адресах компьютеров. В ней также хранится большое количество другой полезной информации: сведения о пользователях, адреса почтовых серверов и т.п.
7.3 Сетевые протоколы
Протоколы прикладного уровня используются в конкретных прикладных программах. Общее их количество велико и продолжает постоянно увеличиваться. Некоторые приложения существуют с самого начала развития internet, например, TELNET и FTP. Другие появились позже: HTTP, NNTP, POP3, SMTP.
Протокол TELNET
Протокол TELNET позволяет серверу рассматривать все удаленные компьютеры как стандартные ―сетевые терминалы‖ текстового типа. Работа с TELNET походит на набор телефонного номера. Пользователь набирает на клавиатуре что-то вроде telnet delta и получает на экране приглашение на вход в машину delta. Протокол TELNET существует уже давно. Он хорошо опробован и широко распространен. Создано множество реализаций для самых разных операционных систем.
Протокол FTP
Протокол FTP (File Transfer Protocol – протокол передачи файлов) распространен также широко как TELNET. Он является одним из старейших протоколов семейства TCP/IP. Также как TELNET он пользуется транспортными услугами TCP. Существует множество реализаций для различных операционных систем, которые хорошо взаимодействуют между собой. Пользователь FTP может вызывать несколько команд, которые позволяют ему посмотреть каталог удаленной машины, перейти из одного каталога в другой, а также скопировать один или несколько файлов.
Протокол SMTP
Протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol – простой протокол передачи почты) поддерживает передачу сообщений (электронной почты) между произвольными узлами сети internet. Имея механизмы промежуточного хранения почты и механизмы повышения надежности доставки, протокол SMTP допускает использование различных транспортных служб.
Протокол SMTP обеспечивает как группирование сообщений в адрес одного получателя, так и размножение нескольких копий сообщения для передачи в разные адреса. Над модулем SMTP располагается почтовая служба конкретного компьютера. В типичных программахклиентах в основном применяется для отправки исходящих сообщений.
Протокол HTTP
Протокол HTTP (Hyper text transfer protocol – протокол передачи гипертекста) применяется для обмена информацией между серверами WWW (World Wide Web – всемирная паутина) и программами просмотра гипертекстовых страниц – броузерами WWW. Допускает передачу широкого спектра разнообразной информации – текстовой, графической, аудио и видео. В настоящее время находится в стадии непрерывного совершенствования. POP3
POP3 (Post Office Protocol – протокол почтового узла, 3 версия), позволяет программамклиентам электронной почты принимать и передавать сообщения с/на почтовые серверы. Обладает достаточно гибкими возможностями по управлению содержимым почтовых ящиков, расположенных на почтовом узле. В типичных программах-клиентах в основном применяется для приема входящих сообщений. NNTP
Network News Transfer Protocol – протокол передачи сетевых новостей (NNTP) позволяет общаться серверам новостей и клиентским программам – распространять, запрашивать, извлекать и передавать сообщения в группы новостей. Новые сообщения хранятся в централизованной базе данных, которая позволяет пользователю выбирать интересующие его сообщения. Также обеспечивается индексирование, организация ссылок и удаление устаревших сообщений.
7.4 Сервисы Internet
Серверами называются узлы сети, предназначенные для обслуживания запросов клиентов – программных агентов, извлекающих информацию или предающих ее в сеть и работающих под непосредственным управлением пользователей. Клиенты предоставляют информацию в понятном и удобном для пользователей виде, в то время как серверы выполняют служебные функции по хранению, распространению, управлению информацией и
выдачу ее по запросу клиентов. Каждый вид сервиса в Internet предоставляется соответствующими серверами и может использоваться с помощью соответствующих клиентов.
WWW
Сервис WWW – всемирная паутина, обеспечивает представление и взаимосвязи огромного количества гипертекстовых документов, включающих текст, графику, звук и видео, расположенных на различных серверах по всему миру и связанных между собой посредством ссылок в документах. Появление этого сервиса значительно упростило доступ к информации и стало одной из основных причин взрывообразного роста Internet с 1990 года. Сервис WWW функционирует с использованием протокола HTTP.
Для использования этого сервиса применяются программы-броузеры, наиболее популярными из которых в настоящий момент являются Netscape Navigator и Internet Explorer.
―Web browsers‖ – не что иное, как средства просмотра; они выполнены по аналогии с бесплатной коммуникационной программой под названием Mosaic, созданной в 1993 г. в лаборатории Национального центра суперкомпьютеров (National Center for Supercomputing Applications) при Университете шт. Иллинойс для облегчения доступа к WWW. Что же можно получить с помощью WWW? Почти все, что ассоциируется с понятием ―работа в системе Internet‖, – от самых последних финансовых новостей до информации о медицине и здравоохранении, музыке и литературе, домашних животных и комнатных растениях, кулинарии и автомобильном деле. Можно заказывать авиабилеты в любую часть мира (реальные, а не виртуальные), туристические проспекты, находить необходимое программное и техническое обеспечение для своего ПК, играть в игры с далекими (и неизвестными) партнерами и следить за спортивными и политическими событиями в мире. Наконец, с помощью большинства программ со средствами доступа к WWW можно получить доступ и к телеконференциям (всего их около 10 000), куда помещаются сообщения на любые темы – от астрологии до языкознания, а также обмениваться сообщениями по электронной почте.
Благодаря средствам просмотра WWW хаотические джунгли информации в Internet приобретают форму привычных аккуратно оформленных страниц с текстом и фотографиями, а в некоторых случаях даже с видеосюжетами и звуком. Привлекательные титульные страницы (home pages) сразу же помогают понять, какая информация последует дальше. Здесь есть все необходимые заголовки и подзаголовки, выбирать которые можно с помощью линеек прокрутки как на обычном экране Windows. Каждое ключевое слово соединяется с соответствующими информационными файлами посредством гипертекстовых связей.
E-mail – электронная почта. С помощью E-mail можно обмениваться личными или деловыми сообщениями между адресатами, имеющими E-mail адрес.
Электронный адрес указывается в контракте на подключение (youname@ukrpack.net). Ваш электронный почтовый адрес – это аналог арендованного абонентского ящика в почтовом отделении. Посланные сообщения сразу направляются адресату, указанному в письме, а пришедшие сообщения ожидают в абонентском ящике, пока их не заберут. Можно посылать и принимать электронную почту от любого лица, имеющего электронный адрес. Для передачи сообщений в основном используется протокол SMTP, а для приема – POP3.
Можно использовать разнообразные программы для работы с E-mail – специализированные, например Eudora, или же встроенные в Web броузер, например Netscape Navigator.
NEWS/USENET
Usenet – это всемирный дискуссионный клуб. Он состоит из набора конференций (―newsgroups‖), имена которых организованы иерархически в соответствии с обсуждаемыми темами. Сообщения (―articles‖ или ―messages‖) посылаются в эти конференции пользователями посредством специального программного обеспечения. После посылки сообщения рассылаются на серверы новостей и становятся доступными для прочтения другими пользователями.
Можно послать сообщение и просмотреть отклики на него, которые появятся в дальнейшем. Так как один и тот же материал читает множество людей, то отзывы начинают накапливаться. Все сообщения по одной тематике образуют поток (―thread‖) [в русском языке в этом же значении используется и слово ―тема‖]; таким образом, хотя отклики могли быть написаны в разное время и перемешаться с другими сообщениями, они все равно формируют целостное обсуждение. Можно подписаться на любую конференцию, просматривать заголовки сообщений в ней с помощью программы чтения новостей, сортировать сообщения по темам, чтобы было удобнее следить за обсуждением, добавлять свои сообщения с комментариями и задавать вопросы. Для прочтения и отправки сообщений используются программы чтения новостей, например встроенная в броузер Netscape Navigator – Netscape News или Internet News от Microsoft, поставляемая вместе с последними версиями Internet Explorer.
FTP
FTP – это метод пересылки файлов между компьютерами. Продолжающиеся разработка программного обеспечения и публикация уникальных текстовых источников информации гарантируют: мировые архивы FTP останутся зачаровывающей и постоянно меняющейся сокровищницей.
В FTP-архивах отсутствуют коммерческие программы, так как лицензионные соглашения запрещают их открытое распространение. Зато присутствует условно-бесплатное и общедоступное программное обеспечение. Это разные категории: общедоступные программы (public domain) действительно бесплатны, а за условно-бесплатное программное обеспечение (shareware) требуется заплатить автору, если после испытательного срока есть необходимость оставить программу и пользоваться ею. Встречаются и так называемые бесплатные программы (freeware); их создатели сохраняют за собой авторские права, но разрешают пользоваться своими творениями без какой-либо оплаты.
Для просмотра FTP-архивов и получения хранящихся на них файлов можно воспользоваться специализированными программами – WS_FTP, CuteFTP, или же использовать браузеры WWW Netscape Navigator и Internet Explorer – в них содержатся встроенные средства работы с FTP-серверами. Telnet
Remote Login – удаленный доступ – работа на удаленном компьютере в режиме, когда компьютер эмулирует терминал удаленного компьютера, т.е. можно делать все то же (или почти все), что можно делать с обычного терминала машины, с которой установлен сеанс удаленного доступа. telnet имеет набор команд, которые управляют сеансом связи и его параметрами. Сеанс обеспечивается совместной работой программного обеспечения удаленного компьютера и рабочего. Они устанавливают TCP-связь и общаются через TCP и UDP пакеты.
Программа telnet входит в поставку Windows и устанавливается вместе с поддержкой протокола TCP/IP.
Proxy-сервер
Proxy (―ближний‖) сервер предназначен для накопления информации, к которой часто обращаются пользователи, на локальной системе. При подключении к Internet с использованием proxy-сервера запросы первоначально направляются на эту локальную систему. Сервер извлекает требуемые ресурсы и предоставляет их пользователю, одновременно сохраняя копию. При повторном обращении к тому же ресурсу предоставляется сохраненная копия. Таким образом, уменьшается количество удаленных соединений.
Использование proxy-сервера может несколько увеличить скорость доступа, если канал связи провайдера Internet недостаточно производителен. Если же канал связи достаточно мощный, скорость доступа может даже несколько снизиться, поскольку при извлечении ресурса вместо одного соединения от пользователя к удаленному компьютеру производится два: от пользователя к proxy-серверу и от proxy-сервера к удаленному компьютеру.
7.5 Особенности архитектуры протоколов TCP/IP
Термин ―TCP/IP‖ обычно обозначает все, что связано с протоколами TCP и IP. Он охватывает целое семейство протоколов, прикладные программы и даже саму сеть. В состав семейства входят протоколы UDP, ARP, ICMP, TELNET, FTP и многие другие. TCP/IP – это технология межсетевого взаимодействия. Модуль IP создает единую логическую сеть.
Архитектура протоколов TCP/IP предназначена для объединенной сети, состоящей из соединенных друг с другом шлюзами отдельных разнородных пакетных подсетей, к которым подключаются разнородные машины. Каждая из подсетей работает в соответствии со своими специфическими требованиями и имеет свою природу средств связи. Однако предполагается, что каждая подсеть может принять пакет информации (данные с соответствующим сетевым заголовком) и доставить его по указанному адресу в этой конкретной подсети. Не требуется, чтобы подсеть гарантировала обязательную доставку пакетов и имела надежный протокол передачи. Таким образом, две машины, подключенные к одной подсети, могут обмениваться пакетами. Когда необходимо передать пакет между машинами, подключенными к разным подсетям, то машина-отправитель посылает пакет в соответствующий шлюз (шлюз подключен к подсети также как обычный узел). Оттуда пакет направляется по определенному маршруту через систему шлюзов и подсетей, пока не достигнет шлюза, подключенного к той же подсети, что и машина-получатель; там пакет направляется к получателю. Проблема доставки пакетов в такой системе решается путем реализации во всех узлах и шлюзах межсетевого протокола IP. Межсетевой уровень является по существу базовым элементом во всей архитектуре протоколов, обеспечивая возможность стандартизации протоколов верхних уровней.
Структура связей протокольных модулей
Логическая структура сетевого программного обеспечения, реализующего протоколы семейства TCP/IP в каждом узле сети internet, изображена на рис.8 . Прямоугольники обозначают обработку данных, а линии, соединяющие прямоугольники, – пути передачи данных. Горизонтальная линия внизу рисунка обозначает кабель сети Ethernet, которая используется в качестве примера физической среды. Понимание этой логической структуры является основой для понимания всей технологии internet.
Рис.8. Структура протокольных модулей в узле сети TCP/IP
Потоки данных
Драйвер – это программа, непосредственно взаимодействующая с сетевым адаптером. Модуль – это программа, взаимодействующая с драйвером, сетевыми прикладными программами или другими модулями. Драйвер сетевого адаптера и, возможно, другие модули, специфичные для физической сети передачи данных, предоставляют сетевой интерфейс для протокольных модулей семейства TCP/IP.
Название блока данных, передаваемого по сети, зависит от того, на каком уровне стека протоколов он находится. Блок данных, с которым имеет дело сетевой интерфейс, называется кадром; если блок данных находится между сетевым интерфейсом и модулем IP, то он называется IP-пакетом; если он – между модулем IP и модулем UDP, то – UDP-датаграммой; если между модулем IP и модулем TCP, то – TCP-сегментом (или транспортным сообщением); наконец, если блок данных находится на уровне сетевых прикладных процессов, то он называется прикладным сообщением.
Эти определения, конечно, несовершенны и неполны. К тому же они меняются от публикации к публикации.
Рассмотрим потоки данных, проходящие через стек протоколов, изображенный на рис.8.
В случае использования протокола TCP (Transmission Control Protocol – протокол управления передачей), данные передаются между прикладным процессом и модулем TCP.
Типичным прикладным процессом, использующим протокол TCP, является модуль FTP (File
Transfer Protocol протокол передачи файлов). Стек протоколов в этом случае будет FTP/TCP/IP/ENET. При использовании протокола UDP (User Datagram Protocol – протокол пользовательских датаграмм), данные передаются между прикладным процессом и модулем UDP. Например, SNMP (Simple Network Management Protocol – простой протокол управления сетью) пользуется транспортными услугами UDP. Его стек протоколов выглядит так: SNMP/UDP/IP/ENET.
Когда Ethernet-кадр попадает в драйвер сетевого интерфейса Ethernet, он может быть направлен либо в модуль ARP (Address Resolution Protocol адресный протокол), либо в модуль IP (Internet Protocol – межсетевой протокол). На то, куда должен быть направлен Ethernet-кадр, указывает значение поля типа в заголовке кадра.Если IP-пакет попадает в модуль IP, то содержащиеся в нем данные могут быть переданы либо модулю TCP, либо UDP, что определяется полем ―протокол‖ в заголовке IP-пакета. Если UDP-датаграмма попадает в модуль UDP, то на основании значения поля ―порт‖ в заголовке датаграммы определяется прикладная программа, которой должно быть передано прикладное сообщение. Если TCP-сообщение попадает в модуль TCP, то выбор прикладной программы, которой должно быть передано сообщение, осуществляется на основе значения поля ―порт‖ в заголовке TCP-сообщения. Передача данных в обратную сторону осуществляется довольно просто, так как из каждого модуля существует только один путь вниз. Каждый протокольный модуль добавляет к пакету свой заголовок, на основании которого машина, принявшая пакет, выполняет демультиплексирование. Данные от прикладного процесса проходят через модули TCP или UDP, после чего попадают в модуль IP и оттуда – на уровень сетевого интерфейса. Хотя технология internet поддерживает много различных сред передачи данных, здесь мы будем предполагать использование Ethernet, так как именно эта среда чаще всего служит физической основой для IP-сети.
7.6 Информационные ресурсы Internet
Удаленный доступ (telnet)
Трафик, относящийся к этому виду работы в сети, в среднем составляет около 19% всего сетевого трафика. Начать сеанс удаленного доступа можно в UNIX, подав команду telnet и указав имя машины, с которой предстоит работа. Если номер порта опустить, то работающий компьютер по умолчанию эмулирует терминал той машины и осуществляется вход в систему как обычно. Указание номера порта позволяет связываться с нестандартными серверами, интерфейсами. telnet - протокол эмуляции терминала, который обеспечивает поддержку удаленного доступа в Internet . telnet - так же называется программа в UNIX, которая обслуживает эти сеансы работы; telnet имеет и свой собственный набор команд, которые управляют собственно этой программой, т.е. сеансом связи, его параметрами, открытием новых, закрытием и т.д.; эти команды подаются из командного режима telnet, в который можно перейти, нажав так называемую escape-последовательность клавиш, которая сообщается при достижении удаленной машины.
Сеанс обеспечивается совместной работой программного обеспечения удаленной ЭВМ и работающей. Они устанавливают TCP-связь и общаются через TCP и UDP пакеты. Взаимодействие это очень не простое, но результат замечателен. Сидя, например, в Швейцарии, можно работать на машине в США так, как если бы она стояла рядом.
Для пользования этой замечательной возможностью сети необходимо иметь доступ в Internet класса не ниже dial-up доступа. Передача файлов (ftp)
ftp - File Transfer Protocol - протокол передачи файлов - протокол, определяющий правила передачи файлов с одного компьютера на другой. ftp - также название программы из прикладного обеспечения. Использует протокол ftp для того, чтобы пересылать файлы.
В аспекте применения программа ftp во многом аналогична telnet. Т.е. для работы с ftp нужно иметь доступ на ту удаленную машину, с которой необходимо перекачать файлы, т.е. иметь входное имя и знать соответствующий пароль. Доступ должен быть как минимум типа dial-up (по вызову). Для использования ftp, нужно подать команду ftp с указанием имени рабочей машины, на которой будет проведен сеанс. ftp также позволяет (у него свой набор команд) производить поиск файла на удаленной машине, то есть переходить из директории в директорию, просматривать содержимое этих директорий, файлов. Позволяет пересылать как файлы, так и их группы, а также целиком директории, можно вместе со всеми вложенными на любую глубину поддиректориями. Позволяет пересылать данные в файлах либо как двоичную информацию, либо как ASCII (т.е. текст). ASCII-пересылка дает возможность автоматического перекодирования данных при пересылке текста на компьютер с другой кодировкой алфавита и т.д., что сохраняет прежний читаемый вид текста. Имеется возможность сжимать данные при пересылке и затем их разжимать в прежний вид.
Имеет место подвид ftp, так называемое анонимное ftp. Анонимность заключается в том, что если на ftp, вообще говоря, требуется для начала работы правильно идентифицировать себя, ввести входное имя и, возможно, пароль, то на машинах, поддерживающих этот вид ftp, для входа и начала работы этого не требуется. ftp протоколы делятся на протоколы команд и самих перекачиваемых данных. Данные занимают в среднем около 40% всего сетевого трафика, в то время как команды - только 4%. Имеется также возможность использования ftp в пакетном режиме по e-mail на некоторых серверах, но отсутствие прямого диалога очень неудобно и сильно замедляет работу.
Электронная почта (e-mail)
Это самое популярное на сегодня использование Internet у нас в стране. Оценки говорят, что в мире имеется более 50 миллионов пользователей электронной почты. В целом же в мире трафик электронной почты (протокол smtp) занимает только 3.7% всего сетевого. Популярность ее объясняется, как насущными требованиями, так и тем, что большинство подключений - подключения класса ``доступ по вызову'' (с модема), а в России, вообще, в подавляющем большинстве случаев - доступ UUCP. E-mail доступна при любом виде доступа к Internet .
E-mail (Electronic mail) - электронная почта (простонародн. - электронный аналог обычной почты. С ее помощью можно посылать сообщения, получать их в свой электронный почтовый ящик, отвечать на письма корреспондентов автоматически, используя их адреса, исходя из их писем, рассылать копии письма сразу нескольким получателям, переправлять полученное письмо по другому адресу, использовать вместо адресов (числовых или доменных имен) логические имена, создавать несколько подразделов почтового ящика для разного рода корреспонденции, включать в письма текстовые файлы, пользоваться системой ―отражателей почты‖ для ведения дискуссий с группой корреспондентов и т.д. Из Internet можно посылать почту в сопредельные сети, если известен адрес соответствующего шлюза, формат его обращений и адрес в той сети.
Используя e-mail, можно пользоваться ftp в асинхронном режиме. Существует множество серверов, поддерживающих такие услуги. В адрес такой службы посылается e-mail, содержащий команду этой системы, например, дать листинг какой-то директории, или переслать файл, и приходит автоматически ответ по e-mail с этим листингом или нужным файлом. В таком режиме возможно использование почти всего набора команд обычного ftp. Существуют серверы, позволяющие получать файлы по ftp не только с них самих, но с любого ftp-сервера, который указан в послании e-mail.
E-mail дает возможность проводить телеконференции и дискуссии. Для этого используются, установленные на некоторых узловых рабочих машинах, mail reflector-ы. Вы посылаете туда сообщение с указанием подписать вас на такой-то рефлектор (дискуссию, конференцию, etc.), и вы начинаете получать копии сообщений, которые туда посылают участники обсуждения. Рефлектор почты просто по получении электронных писем рассылает их копии всем подписчикам.
E-mail дает возможность использования в асинхронном режиме не только ftp, но и других служб, имеющих подобные сервера, предоставляющие такие услуги. Например, сетевых новостей, Archie, Whois.
Пересылать по e-mail можно и двоичные файлы, не только текстовые. В UNIX, например, для этого используется программы UUENCODE и UUDECODE. Использование анонимного ftp по e-mail
Остановимся на этой возможности подробнее. Использование этой услуги весьма актуально в наших условиях.
Существует три вида служб, предоставляющих возможность получения файлов по электронной почте:
1.Специализированные ―Internet-style‖ серверы, предоставляющие доступ к конкретному множеству файлов на этом же сервере;
2.Специализированные listserv-серверы, предоставляющие доступ к конкретному набору файлов, расположенных на этом же сервере;
3.Общие FTP-mail шлюзы (ftpmail). Эти серверы работают как исполнители командных файлов пользователей. Такой сервер организует сеанс работы на указанном анонимном ftpсервере согласно описанию пользователя, а потом отсылает пользователю результаты этого сеанса.
Первые два типа серверов функционально эквивалентны, но в силу исторических причин они работают по-разному. Серверы listserv происходят из Bitnet,- в Bitnet нет аналога FTP, передача файлов там организована через электронную почту. Третий тип серверов принципиально отличается от двух первых, которые способны работать только со своими файлами: ftpmail-сервер может взять и переслать пользователю любой публично доступный по анонимному ftp файл, где бы тот ни находился в Internet .
Доски объявлений (USENET news)
Это так называемые сетевые новости или дискуссионные клубы. Они дают вам возможность читать и посылать сообщения в общественные (открытые) дискуссионные группы. На самом деле, они представляют собой сетевой вариант досок объявлений (BBS: Bulletin Board System), изначально работавших на машинах с модемным доступом. ``Новости'' представляют собой сообщения адресуемые широкой публике, а не конкретному адресату. Сообщения эти могут быть совершенно разного характера. Узлы сети, занимающиеся обслуживанием системы новостей, по получении пакета новостей рассылают его своим соседям, если те еще не получили такой новости. Получается лавинообразное широковещание, обеспечивающее быструю рассылку новостного сообщения по всей сети. Эта замечательная возможность Internet, увы, недоступна по e-mail широко (соответствующих серверов существуют единицы), но асинхронный режим имеется. Для пользования этой службой лучше иметь доступ в Internet, позволяющий проводить сеансы работ на сетевых рабочих машинах, т.е. доступ класса не ниже доступа по вызову к какойнибудь действительно сетевой машине. UUCP также позволяет иметь доступ к доскам объявлений, но в таком виде сервис все-таки хуже.
Сетевой трафик новостей очень шумный, частый и короткий: сервер посылает запрос на ваш компьютер о его желании заполучить очередной пункт из огромного списка групп новостей, а тот каждый раз отвечает: да или нет. И так около полутора тысяч раз, потом идет такой же разговор о посланиях в выбранных группах обсуждений. Такой трафик вместе с самой пересылкой новостей составляет около 1% от общего.
При установке клиент- программы на вашем компьютере, вы создаете список тех дискуссионных кружков, в которых хотите участвовать и чьи объявления (бюллетени) вы будете постоянно получать, а также список-фильтр тех групп и подгрупп, которых вам совсем не хочется, вместе со всеми их возможными подгруппами, подподгруппами и т.д.
Имеется семь основных категорий:
comp
- вычислительная техника и все с ней связанное; news
- разработчики системы новостей и новости в этих разработках; rec
- хобби, отдых, развлечение и т.д.; sci
- наука; soc
- социальные темы;
talk
- обо всем и ни о чем (здесь же о религии, об искусстве); misc
- все остальное.
Поиск данных и программ (Archie)
Archie - система поиска и выдачи информации о расположении общедоступных файлов по анонимному ftp. Система, поддерживающая этот вид услуг, регулярно собирает со своих подопечных (анонимных ftp-серверов) информацию о содержащихся там файлах: списки файлов по директориям, списки директорий, а также файлы с кратким описанием того, что есть что. Позволяет производить поиск по названиям файлов (директорий) и по описательным файлам, а именно по словам, там содержащимся. Например, вы даете указание (команду) найти файл с именно таким названием или с названием, подходящим под указанный шаблон, и Archie выдает вам в ответ, где таковой есть. Или же можно искать по смысловым словам, которые должны содержаться в кратком описании этого файла или программы. Доступ к Archie осуществляется через Archie-серверы.
В синхронном режиме работу с новостями предоставляет программа nn (net news), так же называется соответствующая команда UNIX: nn. Пользуясь nn из UNIX, можно, например, просматривать выписанные кружки, читать эту почту, отвечать на объявления публично или приватно по e-mail, записывать объявления на компьютер, подписываться на новые и прекращать подписку, привилегировать и выделять из массы те сообщения, в которых есть интересующие вас слова; посылать свои объявления, включаться в обсуждение, начинать новые и т.д.
Поиск людей (Кто есть Who)
Люди переезжают с места на место, меняют место работы, у них может быть несколько мест проживания и т.д. Поэтому была создана служба справочной информации о пользователях. Пользователя на известной машине, где он есть, можно отыскать в UNIX-системах с помощью finger. Там же можно получить список пользователей, работающих в данный момент на известной машине. Трафик протокола finger составляет 0.41% от общего.
Имеется директория ``белых страниц'' Whois, а также одноименная программа для поиска людей. Директория whois (кто есть who) поддерживается DDN (Defense Data Network)
Сетевым Информационным Центром (Network Information Center - NIC) и содержит более 70000 записей. Команда из UNIX: whois - простейший способ обратиться к таким услугам NIC DDN. С помощью whois имя(логическое) можно получить информацию о пользователе. Также можно войти в эту службу в telnet по имени nic.ddn.mil и там уже подать команду whois. Чтобы использовать эту возможность, требуется наличие как минимум dial-up доступа. Но запрос можно сделать также и косвенно по e-mail на service@nic.ddn.mil , в ``Subject:'' поместив команду, при этом тело самого сообщения (текст письма e-mail) надо оставить пустым. Трафик whois составляет 0.02% от общего.
Существует много других аналогичных служб. Перечислим некоторые кратко: - можно по e-mail запросить mail-server@pit-manager.mit.edu, написав в ``Subject:'' send usenet-addresses/строка-поиска для поиска пользователей;
- имеется служба X.500, интерфейс к ней обеспечивается программой fred, доступной на wp.psi.com и wp2.psi.com по telnet и по e-mail, с логическим именем whitepages. Команда во fred также называется, как и везде, whois.
Имеется объединяющий все эти справочники интерфейс KIS (Knowbot Information Service). Он сам знает все адреса и протоколы общения со службами Whois, finger, fred и т.д., сам их опрашивает, а вам выдает результат глобального поиска. KIS доступен по telnet через 185 порт на машине nri.reston.va.us.
Oболочка Gopher
Gopher - это интегратор возможностей Internet; распространенное средство поиска информации в сети, позволяющее находить информацию по ключевым словам и фразам. Он в удобной форме позволяет пользоваться всеми услугами, предоставляемыми Internet. Организована оболочка в виде множества вложенных на разную глубину меню, так что вам остается только выбирать нужный пункт и нажимать ввод. Доступно в такой форме все,что угодно: и сеансы telnet, и ftp, и e-mail и т.д. и т.п. Также включены в эту оболочку интерфейсы с такими серверами, с которыми вручную общаться просто невозможно из-за их машинно-ориентированного протокола. Gopher-серверы получают широкое распространение. Gopher можно найти в директории pub/gopher на box.micro.umn.edu по анонимному ftp.
Gopher должен быть установлен непосредственно на сетевой рабочей машине и он сугубо интерактивен.
Поиск данных по ключевым словам (WAIS)
WAIS - диалоговая система с оконным интерфейсом для поиска данных по ключевым словам в контексте. Сугубо интерактивна, поэтому доступ к ней возможен только в сеансе работы при непосредственном доступе, т.е. требуется, как минимум, dial-up доступ. Доступ к ней возможен и через Gopher. Найти программное обеспечение, чтобы его поставить на сетевую рабочую машину, можно с помощью Archie. Много версий (для различных терминалов, операционных систем и машин) можно отыскать в директории wais на машине think.com. Работая в WAIS, можно выбирать источники, исключать их, присоединять; искать по ключевым словам, все более сужая поиск применением последовательно все более специфических слов; просматривать текст найденных файлов; добавлять файлы, исключать и т.д. Имеется интерактивная подсказка.
Что такое ключевые слова и как с помощью них можно производить поиск нужной информации? Ключевые слова - это слова наиболее характерные для данного текста или интересующей тематики. Стандартные наборы ключевых слов составлены для широкого круга различных тематик и областей знаний. Списки ключевых слов по стандартным тематикам обычно публикуются во всевозможных тезаурусах. Если данный документ не подходит ни к одной из стандартных тем, то поиск и выбор самих ключевых слов выливается в отдельную проблему. WAIS просто просматривает в указанных базах данных и архивах все тексты на предмет встречаемости ключевых слов и подсчитывает частоту встречаемости, после чего докладывает о результатах такого поиска - выдает список документов, в которых ключевые слова встречаются наиболее или достаточно часто, с указанием частот встречаемости.
Глобальные гипертекстовые структуры: WWW
World Wide Web - ``Всемирная паутина''
Гипертекст - текст со вставленными в него словами (командами) разметки, ссылающимися на другие места этого текста, другие документы, картинки и т.д. Во время чтения такого текста (в соответствующей программе, его обрабатывающей и выполняющей соответствующие ссылки или действия) вы видите подсвеченные (выделенные) в тексте слова. Если наехать на них курсором и нажать клавишу или на кнопку мышки, то высветится то, на что ссылалось это слово, например, другой параграф той же главы этого же текста. В WWW по ключевым словам можно попасть в совершенно другой текст из другого документа, войти в какуюнибудь программу, произвести какое-либо действие и т.д. В Internet в контексте WWW можно получать доступ к чему угодно, к telnet, e-mail, ftp, Gopher, WAIS, Archie, USENET
News и т.п. В WWW можно ссылаться на данные на других машинах в любом месте сети, тогда при активации этой ссылки эти данные автоматически передадутся на исходную машину и вы увидите на экране текст, данные, картинку. В WWW вы двигаетесь по документу, который может иметь какую угодно гипертекстовую структуру. Вы сами можете организовать структуры меню в гипертексте. Имея редактор гипертекстов, вы можете создать любую структуру рабочей среды, включая документацию, файлы, данные, картины, программное обеспечение и т.д., и это не будет новое программное обеспечение, а просто гипертекст.
7.7 Применение гипертекстовых технологий в глобальных сетях
Служба WWW (World Wide Web)
— гипертекстовая система поиска ресурсов в Internet и доступа к ним.
Областью самого массового применения гипертекстовых технологий является сетевая служба World Wide Web (WWW — всемирная паутина) глобальной сети Internet. Служба WWW предоставляет набор услуг Internet, позволяющий просмотреть любые данные, хранящиеся на компьютерах этой сети через систему связывающих их гиперссылок. Можно выделить четыре составляющих элемента сетевой службы WWW:
СЕТЕВАЯ СЛУЖБА WWW
Язык гипертекстовой разметки документов HTML
HyperText Markup Language
Универсальный способ адресации ресурсов в сети URL
Uniform Resource Locator
Протокол обмена гипертекстовой информацией HTTP
HyperText Transfer Protocol
Универсальный интерфейс шлюзов CGI
Common Gateway Interface
Язык гипертекстовой разметки HTML
(HyperText Markup Language) является стандартным языком, предназначенным для создания гипертекстовых документов в среде WWW. Он был предложен Тимом Бернерсом-Ли в 1989 г. в качестве одного из компонентов технологии разработки распределенной гипертекстовой системы World Wide Web. HTML-документы
Основная идея языка HTML заключается в следующем: текст документа дополняется информацией, задающей макетную и логическую структуры документа. Таким образом, структура HTML-документа включает два функциональных элемента: - собственно текст
, т. е. данные, составляющие содержимое документа
- тэги (markup tags),
называемые также флагами разметки, - специальные конструкции языка HTML, используемые для разметки документа и управляющие его отображением Тэг
— код (набор символов), идентифицирующий некоторый элемент документа и обозначающий способ отображения этого элемента.
Тэги языка HTML управляют форматированием текста и определяют, в каком виде будет представлен текст, какие его компоненты будут исполнять роль гипертекстовых ссылок, какие графические или мультимедийные объекты должны быть включены в документ. Графическая и звуковая информации, включаемые в HTML-документ, хранятся в отдельных файлах.
По своему значению тэги близки к понятию «скобок». В большинстве случаев они используются парами. Пара состоит из открывающего (start tag) и закрывающего (end tag) тэгов. Идентификаторы тэгов заключаются в треугольные скобки, имя закрывающего тэга отличается от имени открывающего лишь тем, что перед ним ставится наклонная черта: <имя тэга> — открывающий тэг; </имя тэга> — закрывающий тэг.
Например, тэги <hml> и соответственно </html> открывают и закрывают сам HTMLдокумент, а текст, стоящий между тэгами <b> и </b>, будет выделен полужирным шрифтом.
Существует два способа создания гипертекстовых документов:
• создание документа с помощью HTML-редактора
. Этот способ позволяет создавать документы для WWW без знания языка HTML. HTML-редакторы автоматизируют создание гипертекстовых документов и избавляют разработчика от рутинной работы. Однако их возможности ограничены, они сильно увеличивают размер получаемого файла и не всегда полученный с их помощью результат соответствует ожиданиям.
• создание и разметка документа при помощи обычного текстового редактора
. При этом способе разработчик вручную вставляется в текст команды языка HTML.
Для просмотра HTML-документов существуют специальные программы, которые называются браузеры.
Они интерпретируют тэги разметки документа и располагают текст и графику на экране соответствующим образом.
Для записи гипертекстовых ссылок в системе WWW была разработана специальная форма, которая называется универсальный способ адресации ресурсов в сети URL (Uniform Resource
Locator)
. Указатель ресурса URL — это адрес в системе WWW, при помощи которого однозначно определяется каждый документ. Он используется для записи гиперссылок и для обеспечения доступа к распределенным ресурсам сети Internet. Синтаксис URL имеет такой вид: схема://хост/путь,
где:
• схема
— это протокол, используемый для соединения с данным хост-компьютером; • хост
— это имя хост-компьютера, с которым необходимо установить соединение;
• путь
— полное имя документа, затребованного с данного сервера. Например, в указателе ресурса http://www.dlib.org/dlib.html http
— означает название протокола для соединения с компьютером; www.dlib.org
— имя компьютера; dlib.html
— имя файла на этом компьютере.
Неформально этот URL может интерпретироваться следующим образом: «Используя HTTPпротокол, соединиться с компьютером www.dlib.org и получить файл dlib.html».
В настоящее время активно используются следующие схемы (протоколы) адресации ресурсов в Internet, приведенные в табл.:
| Схема (протокол) |
доступа |
Описание |
| file |
Имя файла в компьютере |
|
| ftp |
Протокол передачи файлов |
|
| gopher |
Протокол службы Gopher |
|
| http |
Протокол передачи гипертекста |
|
| mailto |
Адрес электронной почты |
|
| news |
Новости телеконференции USENET |
|
| telnet |
Сеанс удаленного доступа telnet |
Протокол передачи гипертекста HTTP
(HyperText Transfer Protocol) используется для обмена данными в системе WWW. Он обеспечивает передачу гипертекстовой информации с учетом ее специфики. Этот протокол предоставляет пользователю возможность в процессе взаимодействия с сервером получить новый адрес сетевого ресурса, запросить встроенную графику, принять и передать параметры и т. п. Управление в HTTP реализовано с помощью встроенных команд.
Каждый запрос клиента и ответ сервера WWW состоит из трех частей:
• строка запроса (ответа); • раздел заголовка;
• тело запроса.
Запрос клиента
Строка запроса
• HTTP-команда;
• адрес запрашиваемого документа;
• номер версии протокола HTTP Раздел заголовка
• информация о конфигурации клиента;
• данные о форматах документов, которые клиент может принимать Тело запроса
• дополнительные данные, которые используются программами обработки на WWW-сервере
Ответ сервера
Строка ответа
• номер версии протокола HTTP;
• код состояния;
• описание состояния Раздел заголовка
• данные о сервере;
• данные о запрашиваемом документе Тело ответа
• затребованные данные или
• разъяснение причин, по которым сервер не смог
выполнить данный запрос Запрос клиента
:
• Строка запроса включает HTTP-команду, называемую методом, адрес документа и номер версии протокола HTTP. Например, строка запроса GET/index.html HTTP/1.0
обозначает, что для запроса используется метод GET, которым с помощью версии 1.0 протокола HTTP запрашивается документ index.html
.
Метод — это HTTP-команда, с которой начинается первая строка запроса клиента. Метод сообщает серверу о цели запроса. Для HTTP определены три основных метода: GET, HEAD и POST.
Метод GET
запрашивает информацию, расположенную на сервере по указанному адресу URL GET - наиболее распространенный метод поиска информации с помощью браузеров.
Результат запроса GET может представлять собой:
• файл;
• результат выполнения программы;
• выходную информацию аппаратного устройства и т. д.
Метод HEAD
запрашивает только информацию заголовка о файле или ресурсе. Этот метод используется, когда клиент хочет найти информацию о документе, не получая его. Например, клиент может затребовать следующую информацию:
• время изменения документа;
• размер документа;
• тип документа; • тип сервера и т, д.
Метод POST
позволяет посылать на сервер данные в запросе клиента. Эти данные направляются в программу обработки данных, к которой сервер имеет доступ. Метод POST может использоваться во многих приложениях. Например, его можно применять для передачи входных данных для:
• сетевых служб (таких как телеконференции);
• программ с интерфейсом в виде командной строки; • аннотирования документов на сервере;
• выполнения операций в базах данных.
• Раздел заголовка запроса является необязательным и может содержать информацию о конфигурации клиента и данные о форматах документов, которые он может принимать. Завершается раздел заголовка пустой строкой.
• Тело запроса содержит дополнительные данные, которые используются программами обработки на WWW-сервере. Тело запроса также не является обязательным. Ответ сервера.
• Строка ответа включает версию протокола HTTP, которой данный сервер пользуется для передачи ответа, код состояния и описание.
Код состояния — это трехразрядное число, обозначающее результат обработки сервером запроса клиента. Описание, следующее за кодом состояния, представляет собой просто понятный для человека текст, поясняющий код состояния. Например, строка состояния HTTP/1.0 200 OK
обозначает, что сервер для ответа использует версию HTTP 1.0
. Код состояния 200
означает, что запрос клиента был успешным и затребованные данные будут переданы после заголовков.
• Раздел заголовка ответа содержит данные о самом сервере и затребованном документе. Завершает заголовок пустая строка.
• Если запрос клиента успешен, то в теле ответа посылаются затребованные данные. Если запрос клиента удовлетворить нельзя, то передаются дополнительные данные в виде понятного для пользователя разъяснения причин, по которым сервер не смог выполнить данный запрос.
Универсальный интерфейс шлюзов CGI (Common Gateway Interface)
был специально разработан для расширения возможностей WWW-технологии за счет подключения всевозможного внешнего программного обеспечения. Основное ее назначение — это обеспечение единообразного потока данных между сервером и прикладной программой, которая запускается сервером. CGI — это компонент программного обеспечения Webсервера, который может взаимодействовать с другими программами, работающими на этом сервере. С помощью CGI Web-сервер может вызвать внешнюю программу и передать в нее пользовательские данные (например, информацию о том, с какой хост-машины пользователь установил соединение, или данные, введенные пользователем в HTML-форму). Эта программа затем обрабатывает полученные данные, а сервер передает результаты ее работы обратно в WWW-браузер.
7.8 Технологии мультимедиа
Мультимедиа (от англ, multi — много, media — среда
) — комбинированное представление информации в разных формах (текст, звук, видео и т. д.).
Технология мультимедиа
— интерактивная технология, обеспечивающая работу с неподвижными изображениями, видеоизображением, анимацией, текстом и звуковым рядом. Развитием гипертекстовых технологий в глобальных сетях стало появление гипермедийных документов, которые наряду с текстовой информацией содержат информацию, представленную в мультимедийной форме.
Мультимедиа информация содержит не только традиционные статистические элементы: текст, графику, но и динамические: видео-, аудио-и анимационные последовательности.
Типы данных мультимедиаинформации показаны ниже.
ТИПЫ ДАННЫХ МУЛЬТИМЕДИА ИНФОРМАЦИИ
Человек воспринимает 95% поступающей к нему извне информации визуально в виде изображения, т. е. «графически». Такое представление информации по своей природе более наглядно и легче воспринимаемое, чем чисто текстовое. Различают векторную и растровую графику.
Векторная графика
— это метод создания изображений в виде совокупности линий. Каждая линия рисунка представляется отрезками прямых (векторов) и сопрягающимися с ними отрезками стандартных геометрических кривых. Для определения формы и расположения отрезка используются математические описания.
Растровая графика
— метод создания изображения в виде растра — набора разноцветных точек (пикселей), упорядоченных в строки и столбцы. Пиксель — минимальный участок изображения, которому независимым образом можно задать цвет, яркость и другие характеристики. В памяти компьютера такие изображения хранятся в виде битовых последовательностей, которые описывают цвет отдельных пикселей. При этом на каждый пиксель приходится конкретное число бит, определяющих ту или иную характеристику цвета.
Однако в силу относительно невысокой пропускной способности существующих каналов связи, прохождение графических файлов по ним требует значительного времени. Это заставляет применять технологии сжатия данных, представляющих собой методы хранения одного и того же объема информации путем использовании меньшего количества бит. Оптимизация (сжатие) — это представление графической информации более эффективным способом. Сетевая графика представлена преимущественно двумя форматами файлов — GIF и JPEG. Оба этих формата являются компрессионными, т. е. данные в них уже находятся в сжатом виде. Сжатие, тем не менее, представляет собой предмет выбора оптимального решения. Каждый из этих форматов имеет ряд настраиваемых параметров, позволяющих управлять соотношением качество-размер файла, таким образом, за счет сознательного снижения качества изображения, зачастую практически не влияющего на восприятие, добиваться уменьшения объема графического файла, иногда в значительной степени. Формат GIF
(Graphics Interchange Format — формат обмена изображениями
) — один из старейших форматов записи изображений. Он был разработан в 1978 г. Формат GIF рассчитан на табличное кодирование изображений с применением 256-цветной палитры, при котором одним байтом записывают одно значение некоторого произвольного цвета. Для уменьшения объема полученные данные в процессе записи сжимаются по определенным алгоритмам. Этот формат используют для представления малоцветных изображений, имеющих большие области одинакового цвета.
Формат JPEG
(Joint Photographic Experts Group — объединенная экспертная группа по
записи изображений
) является международным стандартом. Этот формат предназначен для эффективной записи полноцветных графических изображений. Он использует наличие необязательных данных в графических изображениях, например, для случайного просмотра человеческим глазом не требуется высокого разрешения для цветовой информации в изображении. Поэтому данные, представляющие высокое цветовое разрешение, могут быть исключены. Особенностью формата JPEG является использование схемы «кодирование с потерями», т. е. при воспроизведении данных, записанных со сжатием в формате JPEG, полученная последовательность неточно соответствует данным, имевшимся перед записью. Запись и кодирование видеоизображений
основано на представлении видеоряда в виде последовательности кадров и кодировании каждого из них как отдельного изображения с последующей записью последовательности кадров. Одним из наиболее распространенных методов кодирования видеоизображений является метод MPEG (Moving Picture Experts Group — Экспертная группа по записи видеоизображений).
Базовым объектом кодирования в стандарте MPEG является кадр телевизионного изображения. Поскольку большинство кадров имеют сравнительно небольшие отличия друг от друга, то, записав полностью один кадр, можно при записи последующего кадра записывать не все изображение, а только его отличия от предыдущего. В общей последовательности видеоряда выделяют опорные и промежуточные кадры. Опорные кадры являются начальными кадрами новых сцен, а промежуточные соответствуют одной сцене и имеют много общего с опорными кадрами.
Кодирование видеоряда начинается с записи опорного кадра. Сначала изображение разбивается на блоки фиксированного размера, которые кодируются и сжимаются с использованием специальных алгоритмов. Следующий кадр тоже разбивается на аналогичные блоки, которые сравниваются с блоками опорного кадра, а затем записываются только отличия от предыдущего кадра.
Существуют несколько разновидностей формата записи MPEG: MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, которые отличаются друг от друга качеством записи и степенью сжатия.
Звуковые сигналы
характеризуются двумя величинами: частотой (высота звука) и амплитудой (громкость звука). Основным стандартным форматом записи звука является формат WAV, введенный в действие компаниями IBM и Microsoft. Существуют и другие форматы звуковых файлов, введенные другими корпорациями, однако выборки данных при звукозаписи имеют огромные размеры. Для передачи звука и музыки по медленным каналам связи, таким как телефонные соединения, используемые для доступа к Internet, используют специальный формат записи МРЗ (MPEG-1 layer 3).
В его основу положены особенности человеческого слухового восприятия, выражающиеся в том, что далеко не вся информация, которая содержится в звуковом сигнале, является полезной и необходимой — большинство слушателей ее не воспринимают. Поэтому определенная часть данных может быть сочтена избыточной. Эта «лишняя» информация удаляется без особого вреда для субъективного восприятия. При этом стандарт позволяет в заданных пределах менять параметры кодирования — получать меньшую степень сжатия при лучшем качестве или, наоборот, идти на потери в восприятии ради более высокого коэффициента компрессии.
Технологию мультимедиа составляют две основные компоненты — аппаратная и программная.
Аппаратные средства мультимедиа
включают аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи для перевода аналоговых аудио-и видеосигналов в цифровой эквивалент и обратно, видеопроцессоры для преобразования обычных телевизионных сигналов к виду, воспроизводимому электронно-лучевой трубкой дисплея, декодеры для взаимного преобразования телевизионных стандартов, специальные интегральные схемы для сжатия данных в файлы допустимых размеров и т. д. Все оборудование, отвечающее за преобразование звуковых сигналов, объединяют в звуковые карты, а за преобразование видеосигналов — в видеокарты.
Звуковая карта
— это плата, микросхема, позволяющая записывать и воспроизводить звуки, синтезировать музыку, управлять внешней акустической аппаратурой, подключенной к компьютеру.
Видеокарта
— это плата, микросхема, согласующая обмен графической информацией между центральным процессором и дисплеем и управляющая выводом информации на экран.
КОМПОНЕНТЫ МУЛЬТИМЕДИА-ТЕХНОЛОГИЙ
Программные средства
Звуковые карты
Видеокарты Мультимедийные приложения
:
Графические акселераторы • энциклопедии;
Акустические сигналы • интерактивные курсы обучения;
TV - тюнеры • игры и развлечения;
• электронные презентации;
• информационные киоски Средства создания мультимедийных приложений:
• редакторы видеоизображений;
• графические редакторы;
• редакторы звуковых файлов;
• программы для работы с гипертекстом и др.
Кроме того, существуют узкоспециальные аппаратные средства, выполняющие отдельные функции: TV-тюнеры для преобразования телевизионных сигналов; графические акселераторы (ускорители), в том числе для поддержки трѐхмерной графики; акустические системы с наушниками или динамиками и др. Программные средства мультимедиа
включают:
• мультимедийные приложения
— энциклопедии, интерактивные курсы обучения по всевозможным предметам, игры и развлечения, .работа с Internet, тренажеры, средства торговой рекламы, электронные презентации, информационные киоски, установленные в общественных местах и предоставляющие различную информацию и др.
• средства создания мультимедийных приложений
— редакторы видеоизображений; профессиональные графические редакторы; средства для записи, создания и редактирования звуковой информации, позволяющие подготавливать звуковые файлы для включения в программы, изменять амплитуду сигнала, накладывать или убирать фон, вырезать или вставлять блоки данных на каком-то временном отрезке; программы для манипуляции с сегментами изображений, изменения цвета, палитры; программы для реализации гипертекстов и др.
7.9 Видеоконференция в INTERNET
Видеоконференция
— это технология, обеспечивающая двум или более удаленным пользователям возможность общаться между собой, видеть и слышать других участников встречи и совместно работать на ПК.
Деловое общение посредством радио- и телевизионных каналов может проводиться даже тогда, когда участники находятся в корпоративных штаб-квартирах, отелях, удаленных подразделениях фирмы и т. д. Сообщение, мгновенно передаваемое посредством организации видеоконференции, может предназначаться для занятых специалистов или для средств массовой информации, потребителей, инвесторов и т. д.
Интерактивное общение — форма диалога; двусторонний обмен информацией между партнерами, который предполагает немедленные ответные действия.
Подготовка и проведение видеоконференции имеют свои специфические особенности, к которым относятся:
• выбор места передачи
. Это может быть, прежде всего, студия телевизионного вещания. Однако отдаленное место — вне студии — может усилить чувство подлинности происходящего;
• визуальные средства
. В живом телеканале необходимо обеспечить визуальный эффект. Демонстрация реальных объектов — производственного оборудования, использование презентационного материала делает деловое общение более интересным;
• интерактивность
. Телеконференция должна позволять участникам задавать вопросы. Двусторонняя связь создает эффект непосредственности, вовлекает аудиторию в дискуссию и повышает действенность телеконференции.
Видеосвязь, которая организуется в процессе проведения видеоконференции, называется точечной. Спутниковые телеконференции используют спутник для передачи видео- и аудиосигналов, поступающих в наземные передающие станции из студии-источника Спутник передает сигнал на спутниковые принимающие станции, откуда сигнал поступает на телеэкран (или монитор) получателя. Точек приема сигнала может быть много — прием ограничен только наличием спутниковых принимающих станций. Качество принимаемого сигнала не зависит, как в эфирном телевидении, от местонахождения телезрителя.
Обратная аудиосвязь может осуществляться по наземным телефонным линиям. Главное назначение видеоконференций — передать людям, расположенным в различных местах, в одно и то же время одно и то же сообщение.
Технику видеоконференций, или спутниковых телемостов, используют в деловом общении различные организации для проведения масштабных и престижных мероприятий. Это дешевле, чем сбор и организация пребывания множества участников в одном городе. Губернатор штата Оклахома Д.Валтерс одним из первых в середине 1990-х гг. ввел видеоконференции в США для улучшения работы администрации штата и создал крупнейшую в стране телемедицинскую систему. Еще в 1995 г. в университете Джорджа Вашингтона в столице США велись занятия по курсам информационных технологий в режиме видеоконференции.
В настоящее время видеоконференции получили широкое развитие в западных странах. Например, председатель AT&T использовал видеоконференцию для обсуждения специальной корпоративной программы раннего ухода на пенсию со 100 тысячами менеджеров в 250 подразделениях компаний в США. Канцлер Калифорнийского госуниверситета
с помощью видеоконференции поддерживал информированность администрации, преподавателей, сотрудников и студентов о бюджетном кризисе университета, вызванном ослаблением экономики штата Калифорнии в начале 1990-х гг.
275 офисов — производственных и сферы продаж Ford Motor Company получают одностороннюю видеоинформацию из штаб-квартиры в штате Мичиган. 25 североамериканских подразделений компании имеют возможность двусторонней видеосвязи.
Основные подразделения General Motors в США связаны спутниковой видеоконференцсвязью для обеспечения обмена информацией в области дизайна, исследований и производства. Крупнейшая корпоративная спутниковая телесистема Federal Express включает более тысячи точек приема в США, Канаде, Великобритании и Европе.
Для аудиосвязи территориально удаленных аудиторий могут использоваться также аудиоконференции. Методы IP-телефонии позволяют передавать аудиосигнал через каналы корпоративной сети, посылать абонентам голосовые сообщения. Для этого локальные вычислительные сети организаций дополняются специальным оборудованием и объединяются через Internet.
Транснациональные корпорации, имеющие штаб-квартиры, представительства, филиалы и производства в разных странах мира нуждаются в средствах транснациональной корпоративной связи. Такие компании, как Nestle (представительства в 50-ти странах), Microsoft (в 25 странах), SAP (в 30 странах), пользуются услугами глобальной сети Internet, предоставляющей услуги голосового сервиса, доступ в Internet и передачи данных.
Технология организации и проведения видеоконференции состоит из следующих этапов:
1-й этап
. Определение даты, продолжительности сеанса, списка участников
2-й этап
. Проверка участников на право участия в видеоконференции и подсоединение их
к сети
3-й этап
. Сеанс связи: обсуждение вопросов с передачей видео и аудио информации всем участникам конференции и совместная работа с документами 4-й этап
. Окончание сеанса связи и освобождение ресурсов сети
Провайдер — это организация, которая предоставляет услуги Internet на коммерческой основе.
1-й этап
. Организатор видеоконференции совместно с провайдером (оператором телекоммуникационных сетей) определяет дату, продолжительность сеанса и список участников. Каждому участнику выдается код пользователя и пароль доступа.
2-й этап
. В назначенное время участники встречи звонят провайдеру. Их проверяют на право участия в конференции и подсоединяют к сети участников.
3-й этап
. Начинается сеанс связи. Участникам видеоконференции доступны средства совместной работы с документами посредством текстовых и графических редакторов и других программных средств. Участники видят себя и говорящего. Алгоритм переключения и показа другого оратора зависит от способа управления сеансом. При вызове с голосовым управлением абонент видит себя в «локальном» окне, а в удаленном — «говорящего». Как только последний перестает говорить, «удаленное» окно переключается на нового оратора. Если одновременно начинают говорить несколько человек, то выбирается тот, кто говорит громче. Могут быть и другие алгоритмы выбора очередного оратора.
4-й этап
. По окончании сеанса прямое включение прерывается и освобождаются ресурсы сети.
Число участников конференции зависит от возможностей провайдера и возможностей приложения, реализующего видеоконференцию.
Наиболее распространены благодаря относительно невысокой стоимости и быстроте окупаемости затрат сегодня настольные средства проведения видеоконференций.
Доступная аудитория и вариант общения: обычно диалог двух лиц. Качественная характеристика связи: нет необходимости в большой производительности (ширине полосы связи). Стиль общения: неформальный. Необходимые затраты: только программное и аппаратное обеспечение, используемое на рабочем месте. Необходимое оборудование:
компьютер с установленной поддержкой аудио и видео, микрофон, динамики или наушники, видеокамера, LAN, ISDN соединение.
Оптимально для совместного интерактивного обмена информацией, использование разделяемых приложений, пересылка файлов с низкими временными и финансовыми затратами.
Настольная видеоконференция объединяет аудио- и видеосредства, технологии связи для обеспечения взаимодействия в реальном масштабе времени путем использования обычного персонального компьютера. При этом все участники находятся на своих рабочих местах, а подключение к сеансу видеоконференций производится с персонального компьютера способом, очень похожим на обычный телефонный звонок. Настольная видеоконференция позволяет пользователям эффектно заполнять промежутки времени между согласованием совместных действий и выполнением согласованных действий, что дает несравненно больший эффект, чем просто общение по телефону.
Для НВ требуются персональный компьютер, сконфигурированный для использования в сети, со звуковыми и видеовозможностями, кодер-декодер (для сжатия/декомпрессии звуковых и видеосигналов), видеокамера, микрофон, быстродействующий модем, сетевое соединение или ISDN линия.
Способность совместно использовать приложения - неотъемлемая часть современных настольных систем видеоконференций. При совместном использовании идей или данных уже недостаточно видеть и слышать другого человека. Значительно больший эффект дает совместное общение при помощи аудио- и видеоинформации вместе с возможностью одновременно видеть и использовать различные документы и приложения.
В настоящее время большинство наиболее популярных НВ систем использует "whiteboard", или доску объявлений. С ее помощью отдельная экранная область зарезервирована для просмотра и совместного использования документов в дополнение к окну конференцсвязи, на котором отображаются участники НВ.
Доска объявлений
Обычно под доской объявлений нужно понимать программное обеспечение, дающее возможность совместного создания и редактирования документа всеми участниками конференции. Причем сам документ может не только состоять из текстовой информации, но и иметь возможность отображать и графику и различные элементы оформления, такие, как выделение участков текста маркером. Преимуществом доски объявлений над другими средствами групповой обработки информации, имеющимися в НВ, является относительно высокое быстродействие ее по сравнению с разделяемыми приложениями.
Доступная аудитория и вариант общения: группа с группой. Качественная характеристика связи: необходима большая производительность (ширина полосы связи). Стиль общения: практически формальный, ориентирующийся на регламент. Необходимые затраты: программное и аппаратное обеспечение, а также затраты на специализированные средства и помещения.
Необходимое оборудование: обязательны дисплей (по диагонали 29 или 37 дюймов) с возможностью масштабирования изображения, switched 56, ISDN соединение, специализированное оборудование.
Оптимально для совместной интерактивной выработки решений, организации группового взаимодействия между удаленными группами. Характерные представители: PictureTel (Concorde 4500).
Как видно из вышеперечисленных характеристик, ГВ подходят для организации эффективного взаимодействия больших и средних групп пользователей. Причем благодаря значительно более высокому качеству видеоизображения сегодня возможны обмен и просмотр документов, демонстрация которых в НВ исключается. Кроме того, ГВ идеально подходят для проведения дискуссий и выступлений там, где личное присутствие невозможно.
Число устанавливаемых систем ГВ сопоставимо с числом НВ, но возрастает оноудет не столь быстро, как НВ, из-за необходимости использования в ГВ, как минимум, ISDN линии.
Студийные видеоконференции (СВ)
Доступная аудитория и вариант общения: обычно один говорящий с аудиторией. Качественная характеристика связи: необходима максимальная производительность (ширина полосы связи). Стиль общения: формальный, жестко регламентированный, устанавливаемый ведущим. Необходимые затраты: на оборудование студии, на специализированное оборудование.
Необходимое оборудование: студийная камера(ы), соответствующее звуковое оборудование, контрольное оборудование и мониторы, доступ к спутниковой связи или оптоволоконной линии связи. Оптимально для решения задач, где требуется максимальное качество и максимум возможностей для организации обработки информации большим числом людей. Характерные представители: специализированное телеоборудование.
Настольные видеоконференции
- относительно новая технология, появившаяся из нескольких других существующих технологий. В прошлом настольные видеоконференции были невозможны. Однако интенсивное развитие компьютерных технологий, особенно технологий связи, мультимедиа и персональных компьютеров, дало им жизнь. Сегодня большинство компаний ищут способы использования этой новой технологии, чтобы сохранить конкурентоспособность на своем сегменте рынка.
Первыми появились студийные видеоконференции
, использующие специализированное телевизионное оборудование, которое стоило многие десятки, если не сотни тысяч долларов и которые напоминали собой телевизионную студию со специализированным осветительным и звуковым оборудованием, с десятком камер. Кроме того, либо приходилось арендовать специализированную линию, либо использовать спутниковую связь. Студийные видеоконференции - это своего рода "hi-end" системы. Их используют только большие корпорации, имеющие возможность вкладывать большие суммы в создание, развитие и поддержание в рабочем состоянии оборудования. Групповые
видеоконференции
представляют собой нечто более близкое к настольным, чем студийным. Поэтому большинство фирм, выпускающих настольные средства видеоконференций, имеют в своем каталоге один-два варианта групповых.
Самая недорогая и распространенная система видеоконференций базируется на персональном компьютере. Большинство настольных видеоконференций состоит из набора программ и аппаратуры, интегрированных в компьютер. Типичный набор состоит из однойдвух периферийных плат, видеокамеры, микрофона, колонок или наушников и программного обеспечения. Для связи используется либо локальная сеть, либо ISDN, либо аналоговые телефонные линии.
Передача мультимединых данных в INTERNET в реальном масштабе времени
Системы видеконференций базируются на достижениях технологий средств телекоммуникаций и мультимедиа. Изображение и звук с помощью компьютера передаются по каналам связи локальных и глобальных вычислительных сетей. Ограничивающими факторами для таких систем являются пропускная способность канала связи и алгоритмы компрессии/декомпрессии цифрового изображения и звука.
Предположим, мы имеем неподвижную картинку (кадр) на экране компьютера размером 300х200 пикселов с глубиной цвета всего 1 бит/пиксел. На запись такого изображения потребуется 60 Kбайт. Скорость смены кадров в телевизоре составляет 25 кадров/с, в профессиональном кинопроекторе 24 кадра/с. Нам бы хотелось получить такую же частоту смены кадров размером 60 Kбайт каждый при сеансе связи в системе видеоконференции. Для этого наш канал связи должен обеспечить пропускную способность 1,5 Mбайт/с. Возникает проблема сжатия видеосигнала. Известны два основных типа алгоритмов сжатия видеоизображения : алгоритмы сжатия без потерь и алгоритмы сжатия с потерями. Алгоритмы сжатия с потерями позволяют добиться очень высокой степени сжатия изображения, такой, что даже по низкоскоростным каналам связи можно передавать изображения с незначительной потерей качества, практически незаметной для человеческого глаза. Выполнение таких алгоритмов требует достаточно больших вычислительных мощностей. Для достижения приемлемых частот смены кадров на экране монитора требуется дорогостоящее аппаратное обеспечение, называемое общим словом CODEC
(compression/decompression). Концепция настольных видеоконференций предполагает возможность доступа к телеконференциям с любого, даже домашнего, компьютера. Использование дорогостоящего оборудования CODEC идет вразрез с этой концепцией, что заставляет создателей аппаратуры систем видеоконференций прибегать к разумным компромиссам. Декомпрессия изображения требует меньшей вычислительной мощности, чем компрессия, поэтому некоторые производители используют аппаратные средства для компрессии данных, а декомпрессия осуществляется программно.
Стандарт JPEG и его производные
Стандарт JPEG (Joint Photographic Experts Group, группа экспертов по фотографическим изображениям) является стандартом ISO (International Standards Organization, Международная организация по стандартизации). Этот стандарт поддерживает компрессию как с потерями, так и без потерь. Однако если термин "формат стандарта JPEG" употребляется без каких-либо оговорок, то обычно это означает, что подразумевается компрессия с потерями. Сжатие изображения по методу JPEG предполагает преобразование блоков изображения в реальном цвете размером 8х8 пикселов в набор уровней яркости и цветности. К каждому блоку применяется двумерное дискретное преобразование Фурье, в результате чего получается набор из 64 коэффициентов, представляющих данный блок. Затем коэффициенты квантуются с помощью таблиц компонентов яркости и цветности, после чего информация о блоке упаковывается в коэффициенты, соответствующие меньшим частотам. В результате получается представление коэффициентов в двоичном виде. Этот метод обеспечивает сжатие изображения в пределах от 10:1 до 20:1 при приемлемом качестве. Основное назначение формата JPEG с потерями -- получение фотографических изображений высокой степени сжатия при незначительных видимых потерях качества. Формат MJPEG, или Motion JPEG (JPEG для подвижных изображений) стандартом ISO не является. Тем не менее, так принято называть цифровой видеосигнал, представляющий собой последовательность изображений, сжатых с потерями в стандарте JPEG.
Стандарт Н.261 разработан организацией по стандартам телекоммуникаций ITU (Международный союз телефонной связи), которая раньше называлась CCITT (Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии). На практике, первый кадр в стандарте H.261 всегда представляет собой изображение стандарта JPEG, компрессированное с потерями и с высокой степенью сжатия. Последующие кадры строятся из фрагментов изображения (блоков), либо JPEG-подобных, либо фиксирующих отличия от фрагментов предыдущего кадра. Последовательные кадры видеоряда, как правило, очень похожи друг на друга. Поэтому стандарт Н.261 чаще всего используют в телеконференциях. Код, задающий перемещение части изображения, короче кода аналогичного фрагмента в стандарте MJPEG, то есть требует передачи меньшего количества данных. Поэтому при определенном значении пропускной способности линии связи изображение в формате H.261 зрительно воспринимается более качественным, чем изображение в формате MJPEG. Различия кадров всегда кодируются исходя из предыдущего кадра. Поэтому данная методика получила название "дифференциация вперед" (forward differencing). Итак, изображение в формате H.261 передается меньшим количеством данных, и, кроме того, для декодирования такого изображения требуется меньше вычислительной мощности, чем для декодирования видеопотока в формате MJPEG при аналогичном качестве.
Спецификация MPEG (Motion Picture Experts Group, Группа экспертов по подвижным изображениям) предлагает еще более изощренную, чем стандарт H.261, методику повышения качества изображения при меньшем объеме передаваемых данных, реализованную в стандартах MPEG-1 и MPEG-2. Помимо дифференциации вперед, стандарт MPEG-1 обеспечивает дифференциацию назад (backward differencing) и усреднение (averaging) фрагментов изображения. Даже на CD-ROM c одинарной скоростью передачи данных (1,2 Мбит/с) MPEG-1 позволяет добиться качества, сравнимого с качеством кассеты VHS, записанной на профессиональной аппаратуре. Кроме того, MPEG-1 нормирует кодирование аудиосигнала, синхронизированного с видеосигналом. 2.2.4.1
ВИДЕО MPEG
Цветное цифровое изображение из сжимаемой последовательности переводится в цветовое пространство YUV (YCbCr). Компонента Y представляет собой интенсивность, а U и V - цветность. Так как человеческий глаз менее восприимчив к цветности, чем к интенсивности, то разрешений цветовых компонент может быть уменьшено в 2 раза по вертикали, или и по вертикали и по горизонтали. К анимации и высококачественному студийному видео уменьшение разрешения не применяется для сохранения качества, а для бытового применения, где потоки более низкие, а аппаратура более дешевая, такое действие не приводит к заметным потерям в визуальном восприятии, сохраняя в то же время драгоценные биты данных.
Основная идея всей схемы - это предсказывать движение от кадра к кадру, а затем применить дискретное косинусное преобразование (ДКП), чтобы перераспределить избыточность в пространстве. ДКП выполняется на блоках 8х8 точек, предсказание движения выполняется на канале интенсивности (Y) на блоках
16х16 точек, или, в зависимости от характеристик исходной последовательности изображении
(чересстрочная развертка, содержимое), на блоках 16х8 точек. Другими словами, данный блок 16х16 точек в текущем кадре ищется в соответствующей области большего размера в предыдущих или последующих кадрах. Коэффициенты ДКП (исходных данных или разности этого блока и ему соответствующего) квантуются, то есть делятся на некоторое число, чтобы отбросить несущественные биты. Многие коэффициенты после такой операции оказываются нулями. Коэффициент квантизации может изменяться для каждого "макроблока" (макроблок - блок 16х16 точек из Y-компонент и соответствующие блоки 8х8 в случае отношения YUV 4:2:0, 16х8 в случае 4:2:2 и 16х16 в случае 4:4:4. Коэффициенты ДКП, параметры квантизации, векторы движения и пр. кодируется по Хаффману с использованием фиксированных таблиц, определенных стандартом. Закодированные данные складываются в пакеты, которые формируют поток согласно синтаксису MPEG.
Соотношение кадров друг с другом
Существует три типа закодированных кадров. I-фремы - это кадры, закодированные как неподвижные изображения - без ссылок на последующие или предыдущие. Они используются как стартовые. P- фреймы - это кадры, предсказанные из предыдущих I- или P-кадров. Каждый макроблок в P- фрейме может идти с вектором и разностью коэффициентов ДКП от соответствующего блока последнего раскодированного I или P, или может быть закодирован как в I, если не соответствующего блока не нашлось.
И, наконец, существуют B- фреймы, которые предсказаны из двух ближайших I или P-фреймов , одного предыдущего и другого - последующего. Соответствующие блоки ищутся в этих кадрах и из них выбирается лучший. Ищется прямой вектор, затем обратный и вычисляется среднее между соответствующими макроблоками в прошлом и будущем. Если это не работает, то блок может быть закодирован как в I- фрейме.
Вопросы для самопроверки
1. Минимально приемлемой производительностью модема для работы в Интернете считается величина:
а) 4800 бит/сек;
б) 9600 бит/сек;
в) 14 400 бит/сек;
г) 19 2000 бит/сек;
д) 28 800 бит/сек.. 2. Телеконференция — это:
а) обмен письмами в глобальных сетях;
б) информационная система с гиперсвязями;
в) система обмена информацией между абонентами компьютерной сети;
г) служба приема и передачи файлов любого формата;
д) процесс создания, приема и передачи Web-страниц.
3. Электронная почта (e-mail) позволяет передавать:
а) сообщения и приложенные файлы;
б) исключительно текстовые сообщения;
в) исполнимые программы;
г) Web-страницы;
д) исключительно базы данных.
4. Почтовый ящик абонента электронной почты представляет собой:
а) обычный почтовый ящик;
б) область оперативной памяти файл- сервера;
в) часть памяти на жестком диске почтового сервера, отведенную для пользователя;
г) часть памяти на жестком диске рабочей станции;
д) специальное электронное устройство для хранения текстовых файлов.
5. Web-страницы имеют расширение:
а) htm;
б) tht;
в) web;
г) ехе;
д) www.
6. HTML (Hyper Text Markup Language) является:
а) средством создания Web-страниц;
б) системой программирования;
в) графическим редактором;
г) системой управления базами данных;
д) экспертной системой.
7. Служба FTP в Интернете предназначена:
а) для создания, приема и передачи Web-страниц;
б) для обеспечения функционирования электронной почты;
в) для обеспечения работы телеконференций;
г) для приема и передачи файлов любого формата;
д) для удаленного управления техническими системами.
8. Компьютер, предоставляющий свои ресурсы другим компьютерам при совместной работе, называется:
а) адаптером;
б) коммутатором;
в) рабочей станцией;
г) сервером;
д) клиент-сервером.
ГЛОССАРИЙ
Английские термины.
Archie - архив. Система для определения местонахождения файлов в публичных архивах сети
Internet.
ARP (Address Resolution Protocol) - протокол определения адреса, преобразует адрес компьютера в сети Internet в его физический адрес.
ARPA (Advanced Research Projects Agency) - бюро проектов передовых исследований министерства обороны США.
ARPANET - экспериментальная сеть, работавшая в семидесятые годы, на которой проверялись теоретическая база и программное обеспечение, положенные в основу Internet. В настоящее время не существует.
Bps (bit per second) - бит в секунду. Единица измерения пропускной способности линии связи. Пропускная способность линии связи определяется количеством информации, передаваемой по линии за единицу времени.
Cisco - маршрутизатор, разработанный фирмой Cisco-Systems.
DNS (Domain Name System) - доменная система имен. распределенная система баз данных для перевода имен компьютеров в сети Internet в их IP-адреса.
Ethernet - тип локальной сети. Хороша разнообразием типов проводов для соединений, обеспечивающих пропускные способности от 2 до 10 миллионов bps (2-10 Mbps). Довольно часто компьютеры, использующие протоколы TCP/IP, через Ethernet подсоединяются к
Internet.
FTP (File Transfer Protocol) протокол передачи файлов. протокол, определяющий правила пересылки файлов с одного компьютера на другой.
прикладная программа, обеспечивающая пересылку файлов согласно этому протоколу. FAQ (Frequently Asked Questions) - часто задаваемые вопросы. Раздел публичных архивов сети Internet в котором хранится информация для "начинающих" пользователей сетевой инфраструктуры.
Gopher - интерактивная оболочка для поиска, присоединения и использования ресурсов и возможностей Internet. Интерфейс с пользователем осуществлен через систему меню. HTML (Hypertext Markup Language)- язык для написания гипертекстовых документов. Основная особенность - наличие гипертекстовых связей между документами находящимися в различных архивах сети; благодаря этим связям можно непосредственно во время просмотра одного документа переходить к другим документам.
Internet - глобальная компьютерная сеть.
internet - технология сетевого взаимодействия между компьютерами разных типов.
IP (Internet Protocol) - протокол межсетевого взаимодействия, самый важный из протоколов сети Internet, обеспечивает маршрутизацию пакетов в сети.
IР-адрес - уникальный 32-битный адрес каждого компьютера в сети Internet.
Iptunnel - одна из прикладных программ сети Internet. Дает возможность доступа к серверу ЛВС NetWare с которым нет непосредственной связи по ЛВС, а имеется лишь связь по сети
Internet.
Lpr - сетевая печать. Команда отправки файла на печать на удаленном принтере.
Lpq - сетевая печать. Показывает файлы стоящие в очереди на печать.
NetBlazer - маршрутизатор, разработанный фирмой Telebit.
NetWare - сетевая операционная система, разработанная фирмой Novell; позволяет строить
ЛВС основанную на принципе взаимодействия клиент-сервер. Взаимодействие между сервером и клиентом в ЛВС NetWare производится на основе собственных протоколов (IPX), тем не менее протоколы TCP/IP также поддерживаются.
NFS (Network File System) - распределенная файловая система. Предоставляет возможность использования файловой системы удаленного компьютера в качестве дополнительного НЖМД.
NNTP (Net News Transfer Protocol) - протокол передачи сетевых новостей. Обеспечивает получение сетевых новостей и электронных досок объявлений сети и возможность помещения информации на доски объявлений сети.
Ping - утилита проверка связи с удаленной ЭВМ.
POP (Post Office Protocol) - протокол "почтовый офис". Используется для обмена почтой между хостом и абонентами. Особенность протокола - обмен почтовыми сообщениями по запросу от абонента.
PPP (Point to Point Protocol) - протокол канального уровня позволяющий использовать для выхода в Internet обычные модемные линии. Относительно новый протокол, является аналогом SLIP.
RAM (Random Acsess Memory) - оперативная память.
RFC (Requests For Comments) - запросы комментариев. Раздел публичных архивов сети
Internet в котором хранится информация о всех стандартных протоколах сети Internet. Rexec (Remote Execution) - выполнение одной команды на удаленной UNIX-машине. Rsh (Remote Shell) - удаленный доступ. Аналог Telnet, но работает только в том случае, если на удаленном компьютере стоит ОС UNIX.
SLIP (Serial Line Internet Protocol) - протокол канального уровня позволяющий использовать для выхода в Internet обычные модемные линии.
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) - простой протокол передачи почты. Основная особенность протокола SMTP - обмен почтовыми сообщениями происходит не по запросу одного из хостов, а через определенное время (каждые 20 - 30 минут). Почта между хостами в Internet передается на основе протокола SMTP.
Talk - одна из прикладных программ сети Internet. Дает возможность открытия "разговора" с пользователем удаленной ЭВМ. При этом на экране одновременно печатается вводимый текст и ответ удаленного пользователя.
Telnet - удаленный доступ. Дает возможность абоненту работать на любой ЭВМ сети Internet как на своей собственной.
TCPIP - под TCPIP обычно понимается все множество протоколов поддерживаемых в сети
Internet.
TCP (Transmission Control Protocol) - протокол контроля передачи информации в сети. TCP - протокол транспортного уровня, один из основных протоколов сети Internet. Отвечает за установление и поддержание виртуального канала (т.е. логического соединения), а также за безошибочную передачу информации по каналу.
UDP (User Datagram Protocol) - протокол транспортного уровня, в отличие от протокола TCP не обеспечивает безошибочной передачи пакета.
Unix - многозадачная операционная система, основная операционная среда в сети Internet. Имеет различные реализации: Unix-BSD, Unix-Ware, Unix-Interactive.
UUCP - протокол копирования информации с одного Unix-хоста на другой. UUCP - не входит в состав протоколов TCP/IP, но тем не менее все еще широко используется в сети Internet. На основе протокола UUCP - построены многие системы обмена почтой, до сих пор используемые в сети.
VERONICA (Very Easy Rodent-Oriented Netwide Index to Computer Archives) - система поиска информации в публичных архивах сети Internet по ключевым словам.
WAIS (Wide Area Information Servers) - мощная система поиска информации в базах данных сети Internet по ключевым словам.
WWW (World Wide Web) - всемирная паутина. Система распределенных баз данных, обладающих гипертекстовыми связями между документами.
Whois - адресная книга сети Internet.
Webster - сетевая версия толкового словаря английского языка. Русские термины.
Аббревиатура — это сложносокращенное слово, образованное из начальных букв или из начальных элементов словосочетания.
Автоматизированное рабочее место (АРМ) — программно-аппаратный комплекс, установленный на рабочем месте специалиста для автоматизации его работы.
Автоматизированный банк данных — это совокупность программных и технических средств для централизованного хранения и коллективного использования данных.
Активные угрозы имеют целью нарушение нормального функционирования ИТ посредством целенаправленного воздействия на аппаратные, программные и информационные ресурсы. Аналоговый способ передачи данных — это способ, который обеспечивает широкополосную передачу информации за счет использования в одном канале сигналов различных несущих частот.
Атака — злонамеренные действия взломщика, попытки реализации им любого вида угрозы. Аутентификация — процедура проверки правильности введенной пользователем регистрационной информации для входа в систему.
Аутентификация абонентов — проверка принадлежности абоненту предъявленного им идентификатора; подтверждение подлинности в вычислительных сетях.
База знаний — это специальным образом организованная информация в электронном виде, хранящая систематизированную совокупность понятий, правил и фактов, относящихся к некоторой предметной области.
База данных — это организованная структура данных, хранящая систематизированную определенным образом информацию.
Буферная память — область основной памяти, предназначенная для временного хранения данных при выполнении одной операции обмена с целью согласования скорости обмена между устройствами ввода-вывода и основной памятью.
Векторная графика — это метод создания изображений в виде совокупности линий. «Взлом системы» — умышленное проникновение в информационную технологию, когда взломщик не имеет санкционированных параметров для входа.
Видеокарта — это плата, микросхема, согласующая обмен графической информацией между центральным процессором и дисплеем и управляющая выводом информации на экран. Видеоконференция — это технология, обеспечивающая двум или более удаленным пользователям возможность общаться между собой, видеть и слышать других участников встречи и совместно работать на ПК.
Виртуализация — переход на более высокий уровень абстракции в управлении конкретными конфигурациями вычислительной системы.
Вирусная сигнатура — это некоторая уникальная характеристика вирусной программы, которая выдает присутствие вируса в вычислительной системе.
Вирус-фильтр (сторож) — это резидентная программа, обнаруживающая свойственные для вирусов действия и требующая от пользователя подтверждения на их выполнение. Вычислительная сеть — это совокупность компьютеров и сетевого оборудования, объединенных с помощью каналов связи в единую систему для информационного обмена. Географические данные — это данные, которые описывают любую часть поверхности земли или объекты, находящиеся на этой поверхности.
Геоинформационная система — комплекс средств создания и обработки различных видов данных, включая пространственно-временные, и представления их в виде системы электронных карт.
Гиперссылка — средство указания смысловой связи фрагмента одного документа с другим документом или его фрагментом.
Гипертекст — это текст, представленный в виде ассоциативно связанных автономных блоков.
Графические редакторы — программы, предназначенные для обработки графической информации.
Дезинфектор (доктор) — это программа, осуществляющая удаление вируса из программного файла или памяти ПК.
Детектор (сканер) — это специальные программы, предназначенные для просмотра всех возможных мест нахождения вирусов (файлы, операционная система, внутренняя память и т. д.) и сигнализирующие об их наличии.
Децентрализованная информационная технология представляет собой совокупность нескольких независимых технологий со своей информационной и алгоритмической базой. Диалог — это двусторонний обмен информацией между пользователем и персональным компьютером.
Диалоговая информационная технология предоставляет пользователям неограниченную возможность взаимодействовать с хранящимися в системе информационными ресурсами в режиме реального времени, получая при этом всю необходимую информацию для решения функциональных задач и принятия решений.
Диктофон — это устройство для магнитофонной записи речи с целью воспроизведения ее как в обычном режиме, так и в режиме диктовки.
Доменный адрес (имя домена — domain name) — уникальное символьное имя, присвоенное узлу Internet.
Дуплексный режим передачи — одновременные передача и прием сообщений.
Драйвер - загружаемая в оперативную память программа, управляющая обменом данными между прикладными процессами и внешними устройствами.
Гипертекст - документ, имеющий связи с другими документами через систему выделенных слов (ссылок). Гипертекст соединяет различные документы на основе заранее заданного набора слов. Например, когда в тексте встречается новое слово или понятие, система, работающая с гипертекстом, дает возможность перейти к другому документу, в котором это слово или понятие рассматривается более подробно.
Захватчик паролей — это программы, специально предназначенные для воровства паролей. Защита информации в ИТ — это процесс создания и поддержания организованной совокупности средств, способов, методов и мероприятий, предназначенных для предупреждения, искажения, уничтожения и несанкционированного использования данных, хранимых и обрабатываемых в электронном виде.
Звуковая карта — это плата, микросхема, позволяющая записывать и воспроизводить звуки, синтезировать музыку, управлять внешней акустической аппаратурой, подключенной к компьютеру.
Идентификатор — 1) лексическая единица, используемая в качестве имени для элементов языка; 2) имя, присваиваемое данному и представляющее собой последовательность латинских букв и цифр, начинающуюся с буквы.
Идентификационная запись — это совокупность настроек почтовой программы на конкретного пользователя.
Иерархическая информационная технология построена по принципу разделения функций управления на несколько взаимосвязанных уровней, на каждом из которых реализуются свои процедуры обработки данных и выработка управляющих воздействий.
Инструкционная карта — это совокупность сведений об исходной информации, о конечных результатах и о порядке выполнения конкретной работы.
Интегрированная информационная технология — это взаимосвязанная совокупность отдельных технологий, т. е. объединение различных технологий с организацией развитого информационного взаимодействия между ними.
Интерактивное общение (chat) — возможность обмена информацией в режиме реального времени, т. е. текст, набираемый пользователем, немедленно воспроизводится на экране одного или нескольких абонентов.
Интероперабельность — это способность системы взаимодействовать с другими системами посредством обмена информацией и совместного ее использования.
Интерфейс — это совокупность правил организации взаимодействия устройств или программ между собой или с пользователем и средств, реализующих это взаимодействие. Информатизация общества — это процесс удовлетворения потребностей человечества в информационных ресурсах.
Информатика — это наука, изучающая законы и методы сбора, накопления, хранения, передачи и обработки информации с использованием средств вычислительной техники. Информационная технология — процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления.
Информационно-советующая (активная) технология характеризуется тем, что сама выдает абоненту предназначенную для него информацию периодически или через определенные промежутки времени.
Информационно-справочная (пассивная) технология поставляет информацию пользователю после его связи с системой по соответствующему запросу.
Информационное обеспечение АРМ — это информационные базы данных, используемые на рабочем месте пользователя.
Информационное хранилище — предметно-ориентированная, интегрированная, содержащая данные, накопленные за большой интервал времени, автоматизированная система, предназначенная для поддержки принятия управленческих решений.
Информационные ресурсы — это отдельные документы и отдельные массивы документов, документы и массивы документов в информационных системах.
Информационная технология автоматизации офисной деятельности направлена на организацию и поддержку коммуникационных процессов как внутри организации, так и с внешней средой на базе компьютерных сетей и других современных средств передачи и работы с информацией.
Информационная технология на базе локальных вычислительных сетей представляет собой систему взаимосвязанных и распределенных на ограниченной территории средств передачи, хранения и обработки информации, ориентированных на коллективное использование общесетевых ресурсов — аппаратных, программных, информационных.
Информационная технология на базе многоуровневых сетей строится на базе архитектуры создаваемой сети в виде иерархических уровней, каждый из которых решает определенные функциональные задачи.
Информационная технология на базе распределенных сетей обеспечивает надежную передачу разнообразной информации между территориально удаленными узлами сети с использованием единой информационной инфраструктуры.
Информационная технология обработки данных предназначена для решения функциональных задач, по которым имеются необходимые входные данные и известные алгоритмы, а также стандартные процедуры их обработки.
Информационная технология поддержки принятия решений предусматривает широкое использование экономико-математических методов, моделей и пакетов прикладных программ для аналитической работы и формирования прогнозов, составления бизнес-планов и обоснованных выводов по изучаемым процессам и явлениям производственно-хозяйственной практики.
Каналы связи — это физическая среда для передачи информации между рабочими станциями или узлами сети.
Картотека — это массив информации, где каждый документ (карта) является единицей хранения и имеет свой постоянный адрес.
Кнопка-переключатель — это объект управления графического интерфейса, который служит для альтернативного выбора одной команды из группы однотипных задач. Командная кнопка — это объект управления графического интерфейса, который обеспечивает передачу управляющего воздействия.
Комбинированное окно — это объект управления графического интерфейса, который объединяет возможности окна-списка и текстового окна, т. е. дает возможность ввести данные с клавиатуры или выбрать их из списка.
Коммутатор (switching hub) — это многопортовый и многопроцессорный мост, обрабатывающий кадры со скоростью, значительно превышающей скорость работы моста.
Коммутация (switching) — переключение, установление связи.
Компьютерная графика — система методов, алгоритмов, программных и аппаратных средств для ввода, обработки и отображения графической информации, а также для преобразования данных в графическую форму.
Компьютерная сеть — совокупность компьютеров, объединенных каналами передачи данных для обмена информацией и коллективного использования аппаратных, программных и информационных ресурсов сети.
Компьютерный вирус — это специальная программа, предназначенная для выполнения разрушительных действий в вычислительной системе или сети.
Контроллер — специализированный процессор, автоматически управляющий работой или согласующий работу подключенных к нему устройств.
Конфиденциальная информация — это информация, исключительное право на пользование которой принадлежит определенным лицам или группе лиц.
Копирование — это процесс получения копий с оригинала или подлинника. Корпоративная информационная система — автоматизированная система управления крупными, территориально рассредоточенными предприятиями, имеющими несколько уровней управления.
Ксерокс — это устройство для копирования текстов, чертежей, рисунков с прозрачных и непрозрачных оригиналов.
ЛВС - локальная вычислительная сеть.
Линейка вертикальной прокрутки — объект управления графического интерфейса, позволяющий произвести быстрое перемещение внутри длинного списка или текста по вертикали.
Линейка горизонтальной прокрутки — объект управления графического интерфейса, позволяющий произвести быстрое перемещение внутри длинного списка или текста, по горизонтали.
Логический уровень представления данных — это логическая форма записи данных, представленных на физическом уровне, т. е. это данные, представленные в форме, доступной для обработки программным обеспечением разных уровней — от операционной системы до прикладных программ.
Локальная база данных — это база данных, которая полностью располагается на одном ПК.
Это может быть компьютер пользователя или сервер.
Люк — скрытая, недокументированная точка входа в программный модуль, входящий в состав программного обеспечения ИТ.
Маршрутизатор — это программные или программно-аппаратные средства определения маршрута передачи данных между узлами сети.
Маскировка — метод защиты информации путем ее криптографического закрытия. Масштабируемость — это возможность наращивания числа и мощности процессоров, объемов оперативной и внешней памяти и других ресурсов вычислительной системы. Математическое обеспечение АРМ представляет собой совокупность математических методов, моделей и алгоритмов обработки информации, используемых при решении функциональных задач.
Межсетевой протокол IP (Internet Protocol) гарантирует, что коммуникационный узел определит наилучший маршрут доставки пакета с сообщением.
Мейнфрейм — это электронно-вычислительная машина, относящаяся к классу больших ЭВМ с высокой производительностью, поддерживающая многопользовательский режим работы для решения специализированных задач.
Меню — это набор операций, который может выполнить ПК в соответствии с программой. Метка — это объект управления графического интерфейса, который является постоянным текстом, не подлежащим изменению при работе пользователя с экранной формой. Метод доступа к информации в ЛВС — это набор правил, определяющий использование канала передачи данных, соединяющего узлы сети.
Методы информационных технологий — это методы обработки и передачи информации.
Модем - устройство преобразующее цифровые сигналы в аналоговую форму и обратно.
Используется для передачи информации между компьютерами по аналоговым линиям связи. Мост (bridge) — ретрансляционная система, соединяющая каналы передачи данных. Мультимедиасредства (multimedia— многосредовость) — комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих пользователю общаться с ПК, используя разнообразные, естественные для себя среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и др.
Мультипрограммирование — способ организации вычислительного процесса, при котором в памяти компьютера находится одновременно несколько программ, попеременно.выполняющихся на одном процессоре.
Навигация — процесс перемещения пользователя по информационным фрагментам гипертекста.
Настольные издательские системы — программы, позволяющие осуществлять электронную верстку широкого спектра основных типов документов.
Неделимая служба — услуга сеансового уровня, посредством которой сеансовые блоки данных службы, посланные по сеансовому соединению, не предоставляются представительному объекту-получателю до тех пор, пока это явно не разрешено представительным объектом-отправителем.
Несанкционированный доступ к информации — это нарушение установленных правил разграничения доступа, последовавшее в результате случайных или преднамеренных действий пользователей или других субъектов системы разграничений. Неформальные средства защиты — это средства зашиты, которые определяются целенаправленной деятельностью человека либо регламентируют эту деятельность. Новая информационная технология — это системно-организованная последовательность операций, выполняемых над информацией с использованием средств и методов автоматизации.
Обеспечивающая информационная технология — это технология обработки информации, которая может использоваться как инструмент в различных предметных областях для решения специализированных задач.
Окно-список — это объект управления графического интерфейса, который содержит список альтернативных значений для выбора.
Операционная система — совокупность программ для управления вычислительным процессом персонального компьютера или вычислительной сети.
Операционная система сетевая — комплекс программ, обеспечивающих обработку, передачу и хранение данных в вычислительной сети.
Операция технологического процесса — это комплекс действий по преобразованию информации, имеющих законченный характер.
Организаторы работ — это программы, предназначенные для автоматизации процедур планирования использования различных ресурсов (времени, денег, материалов) как отдельного человека, так и всей фирмы или ее структурных подразделений. Организационное обеспечение — это комплекс документов, регламентирующих деятельность специалистов при использовании ПЭВМ или терминала на их рабочем месте. Отказоустойчивость — это свойство вычислительной системы, которое обеспечивает возможность продолжения действий, заданных программой, после возникновения неисправностей.
Открытая система — это система, которая способна взаимодействовать с другой системой посредством реализации международных стандартных протоколов.
Пакетная информационная технология — это такая ИТ, в которой операции по обработке информации производятся в заранее определенной последовательности и не требуют вмешательства пользователя.
Пакеты демонстрационной графики — программы, предназначенные для разработки и демонстрации презентационного материала.
Пакеты программ мультимедиа — это программы, предназначенные для обработки и вывода аудио- и видеоинформации.
Пассивные угрозы направлены на несанкционированное использование информационных ресурсов, не оказывая при этом влияния на функционирование ИТ.
Передача файлов (FTP) — возможность обмена отдельными файлами и целыми программами посредством протокола FTP (File Transfer Protocol — протокол передачи файлов). Протокол обеспечивает способ перемещения файлов между двумя компьютерами, и пользователь получает доступ к различным файлам, хранящимся на FTP-серверах.
Переносимость данных — это возможность переноса на новые прикладные платформы данных, хранящихся во внешней памяти существующих систем информационных технологий. Переносимость данных обеспечивается применением в открытых системах стандартов, строго регламентирующих форматы и способы представления данных. Переносимость пользователей — это обеспечение возможности для пользователей информационных технологий избежать необходимости переобучения при взаимодействии с системами, реализованными на основе различных платформ.
Переносимость прикладного программного обеспечения — это перенос всего соответствующего данному приложению программного обеспечения на другие платформы. Пиксель — минимальный участок изображения, которому независимым образом можно задать цвет, яркость и другие характеристики.
Пишущая машинка — это техническое устройство, предназначенное для составления и изготовления текстовых документов.
Платформа — совокупность взаимодействующих между собой аппаратных средств и операционной системы, под управлением которой функционируют прикладные программы и средства для их разработки.
Платформа аппаратная (hardware — аппаратная платформа) — это совокупность совместимых аппаратных решений с ориентированной на них операционной системой. Платформа программная — это совокупность операционной системы, средств разработки прикладных программных решений и прикладных программ, работающих под управлением этой операционной системы.
Платформа прикладная — это средства выполнения и комплекс технологических решений, используемых в качестве основы для построения определенного круга прикладных программ. Побуждение — метод защиты, побуждающий специалистов и персонал автоматизированной информационной технологии не разрушать, установленные порядки за счет соблюдения сложившихся моральных и этических норм.
Поддержка пользовательских требований — это точная спецификация пользовательских требований, определенных в виде наборов сервисов, предоставляемых открытыми системами приложениям пользователей.
Полидетектор-дезинфектор — это интегрированные программы, позволяющие выявить вирусы в персональном компьютере, обезвредить их и по возможности восстановить пораженные файлы и программы.
Полудуплексный режим — попеременная передача информации, когда источник и приемник последовательно меняются местами.
Пользовательский интерфейс — это комплекс правил и средств, организующих взаимодействие пользователя с устройствами или программами.
Помечаемая кнопка — это объект управления графического интерфейса, позволяющий выбрать несколько команд из группы однотипных.
Почтовый ящик (mailbox) — область памяти компьютера, предназначенная для хранения электронных сообщений, документов или данных, передаваемых по электронной почте. Правовое обеспечение АРМ включает систему нормативно-правовых документов, которые должны четко определять права и обязанности специалистов в условиях функционирования АРМ, а также комплекс документов, регламентирующих порядок хранения и защиты информации, правила ревизии данных, обеспечение юридической подлинности совершаемых на АРМ операций и т. д.
Препятствие — метод физического преграждения пути злоумышленнику к защищаемой информации (к аппаратуре, носителям информации и т. д.).
Принуждение — метод защиты, когда специалисты и персонал информационной технологии вынуждены соблюдать правила обработки, передачи и использования защищаемой информации под угрозой материальной, административной или уголовной ответственности.
Принцип «открытой архитектуры» — это степень открытости организации конфигурации ПК, которая позволяет выполнять модернизацию компьютера, включать в него дополнительные новые совместимые устройства. Провайдер — это организация, которая предоставляет услуги Internet на коммерческой основе.
Программы распознавания символов — это программы, предназначенные для перевода бумажных документов в электронную форму путем сканирования и распознавания текста. Прозрачность реализаций — это способ построения системы, при котором все особенности ее реализации скрываются за стандартными интерфейсами, что и обеспечивает свойство прозрачности реализаций информационных технологий для конечных пользователей систем. Пространственные данные — это данные о местоположении, расположении объектов или распространении явлений.
Протокол — это набор правил, определяющих взаимодействие устройств, программ, систем обработки данных, процессов или пользователей.
Процедура информационная — это совокупность однородных операций над информацией, связанных определенным образом.
Рабочая станция — узел локальной вьиислительной сети, предназначенный для работы пользователя в интерактивном режиме.
Распределенная база данных — это база данных, которая размещается на нескольких ПК, чаще всего в роли таких ПК выступают серверы.
Растровая графика — метод создания изображения в виде растра — набора разноцветных точек (пикселов), упорядоченных в строки и столбцы.
Расширяемость — это способность системы эволюционировать с учетом изменений стандартов, технологий и пользовательских требований.
Регламентация — метод защиты информации, создающий по регламенту в информационных технологиях такие условия автоматизированной обработки, хранения и передачи защищаемой информации, при которых возможности несанкционированного доступа к ней сводились бы к минимуму.
Регламентный режим — это режим обработки данных, при котором обработка информации производится в заранее определенные сроки (по регламенту).
Режим разделения времени — режим функционирования процессора, при котором процессорное время предоставляется различным задачам последовательно.
Режим реального времени — это режим обработки данных, при котором обеспечивается взаимодействие вычислительной системы с внешними по отношению к ней процессами в темпе, соизмеримом со скоростью протекания этих процессов.
Резидентная программа — это программа, постоянно находящаяся в оперативной памяти персонального компьютера.
Сервер — ЭВМ, выполняющая определенные функции обслуживания пользователей в вычислительной сети.
Сетевая информационная технология обеспечивает пользователю доступ к территориально распределенным информационным и вычислительным ресурсам с помощью специальных средств связи.
Сетевая операционная система — это комплекс программ, обеспечивающих в сети обработку, хранение и передачу данных.
Сетевой адаптер (сетевая карта) — это устройство сопряжения для подключения ПК к сети. Синтаксис — совокупность правил образования правильных (допустимых) конструкций языка.
Синхронизация сеансового соединения — услуга сеансового уровня, позволяющая представительным объектам определять и идентифицировать точки синхронизации, осуществлять повторную установку сеансового соединения в заранее определенное состояние и согласовывать точку повторной синхронизации.
Системы управления базами данных (СУБД) — это программы, предназначенные для создания, ведения и редактирования баз данных.
Служба Gopher — распространенное средство поиска информации в сети Internet, позволяющее находить информацию по ключевым словам и фразам.
Служба WWW (World Wide Web) — гипертекстовая система поиска ресурсов в Internet и доступа к ним.
Спам — это рассылка незатребованной корреспонденции.
Средства информационных технологий — это технические, программные, информационные и другие средства, при помощи которых реализуется информационная технология на экономическом объекте.
Стандарт — это документированное соглашение, содержащее технические условия или другие точные критерии соответствия продуктов, процессов и услуг своему назначению. Стандартизация технологического процесса обработки информации — это разработка комплекса детализированных и максимально унифицированных схем технологических процессов, в которых строго установлены состав и последовательность выполнения операций.
Табличные процессоры — программы, предназначенные для обработки табличным образом организованных данных.
Тезаурус гипертекста — это автоматизированный словарь, отображающий семантические отношения между информационными статьями и предназначенный для поиска слов по их смысловому содержанию.
Текстовое окно — это объект управления графического интерфейса, который представляет собой поле для ввода информации произвольного вида.
Текстовые редакторы – программы, предназначенные для работы с текстовыми документами Телеконференция — это сетевая технология, обеспечивающая групповое общение пользователей сети по избранной теме.
Терминал (от лат. terminalis — заключительный, окончательный) —
оконечное устройство — устройство оперативного ввода-вывода информации в процессе взаимодействия пользователя с ЭВМ.
Техническое обеспечение АРМ — это обоснованный выбор комплекса технических средств для оснащения рабочего места специалиста.
Технологическая карта — это набор последовательно выполняемых операций технологического процесса по каждой обрабатываемой задаче.
Технологический процесс обработки информации — это совокупность операций, осуществляемых в определенной последовательности с начального момента возникновения информации до получения результатных данных.
Технологическое обеспечение АРМ — это некоторая четко установленная совокупность проектных решений, определяющая последовательность операций, процедур, этапов в соответствующей сфере деятельности пользователя.
Технология (от греч. techne — искусство, мастерство, умение) в промышленном смысле это совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья, материала или полуфабриката, осуществляемых в процессе производства.
Технология «клиент-сервер» — это технология информационной сети, в которой основная часть ее ресурсов сосредоточена в серверах, обслуживающих своих клиентов.
Топология ЛВС — это схема расположения узлов сети.
Транспортный протокол TCP (Transmission Control Protocol — протокол контроля передачи) разбивает сообщение на пакеты, собирает принимаемое сообщение из пакетов, следит за целостностью передаваемого пакета и контролирует доставку всех пакетов сообщения.
Трафик — поток сообщений в сети передачи данных; рабочая нагрузка линии связи.
Троянский конь — программа, выполняющая в дополнение к основным, т. е.
запроектированным и документированным действиям, действия дополнительные, не описанные в документации.
Тэг — код (набор символов), идентифицирующий некоторый элемент документа и обозначающий способ отображения этого элемента.
Угроза безопасности — это действие или событие, которое может привести к разрушению, искажению или несанкционированному использованию информационных ресурсов, включая хранимую и обрабатываемую информацию, а также программные и аппаратные средства. Удаленный доступ (telnet) — возможность устанавливать связь с удаленным компьютером и использовать его ресурсы, если к ним разрешен доступ. Чаще всего доступны для такой работы хост-компьютеры, содержащие библиотечные каталоги и электронные доски объявлений.
Управление взаимодействием — услуга сеансового уровня, позволяющая
взаимодействующим представительным объектам явно управлять очередностью выполнения некоторых управляющих функций.
Управление доступом — метод защиты информации с помощью использования всех ресурсов информационной технологии.
Утилита — это специальная программа, выполняющая определенные сервисные функции. Учетная запись — это совокупность настроек на конкретного поставщика услуг электронной почты.
Физический уровень представления данных — это фактическое размещение данных в компьютере, т. е. способ записи данных в устройствах ЭВМ.
Формальные средства защиты — это средства, выполняющие защитные функции строго по заранее предусмотренной процедуре без непосредственного участия человека. Функциональная информационная технология — это технология, реализующая типовые процедуры обработки информации в определенной предметной области.
Хост-компьютер (host computer, host — хозяин) — компьютер, обслуживающий сеть, управляющий передачей сообщений, и предоставляющий удаленный доступ к своим ресурсам.
Централизованная информационная технология — это такая ИТ, в которой осуществляется реализация всех процессов управления объектами в едином органе управления, который осуществляет сбор и обработку информации об управляемых объектах и на основе их анализа в соответствии с критериями системы вырабатывает управляющие сигналы. Цифровой (узкополостной) способ передачи данных — это способ, при котором данные передаются в их естественном виде на единой частоте.
Червь — программа, распространяющаяся через сеть и не оставляющая своей копии на магнитном носителе.
Шаблон — это режим взаимодействия конечного пользователя и ПК, на каждом шаге которого система воспринимает только ограниченное по формату входное сообщение пользователя.
Шлюз (gateway) — ретрансляционная система, обеспечивающая взаимодействие информационных сетей.
Штрих-код — это кодирование объектов совокупностью широких и узких вертикальных линий, отражающих информационные свойства объекта, а также обеспечивающих реальную возможность проследить за перемещением этого объекта.
Электронная почта — это форма передачи электронных сообщений на расстояние.
Электронно-вычислительная машина — комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.
Электронный офис — это программно-аппаратный комплекс, предназначенный для обработки документов и автоматизации работы пользователей в системах управления.
Эмотикон — это комбинации символов, служащих для передачи эмоций автора.
Эмулятор — специальная программа, выполняющая каждую команду исходной программы посредством одной или нескольких команд ПК, на котором происходит эмуляция. Эмулятор аппаратного обеспечения — специальная программа, которая воспроизводит настоящий персональный компьютер со всеми его аппаратными и программными особенностями.
Эмулятор-исполнитель — специальная программа, которая позволяет запускать программы, написанные для других операционных систем.
Эмулятор операционной системы — это специальные программы, которые позволяют воспроизвести на ПК операционную систему, несовместимую с данной аппаратной платформой.
Эргономическое обеспечение АРМ — это комплекс мероприятий, выполнение которых должно создавать максимально комфортные условия для использования АРМ специалистами, быстрейшего освоения технологии и качественной работы на АРМ. Этап технологического процесса — это совокупность операций, объединенных по признаку выполняемых функций на определенном отрезке технологического процесса обработки информации.
RISC (Reduced Instruction Set Computing) — архитектура микропроцессора с сокращенной системой команд.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ГОСТ 34.03—90. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы: Автоматизированные системы: Термины и определения. — М.: Изд-во стандартов, 1991.
2. ГОСТ 34.601—90. Информационная технология. Комплекс стандартов на
автоматизированные системы: Автоматизированные системы: Стадии создания. — М.: Издво стандартов, 1991.
3. Гостехкомиссия России. Руководящий документ. Средства вычислительной техники. Защита от несанкционированного доступа к информации. Показатели защищенности от НДС к информации. — М., 1992.
4. Автоматизированные информационные системы в экономике: учеб. / под ред. И.Т. Трубилина. — М.: Финансы и статистика, 2001.
5. Автоматизированные информационные технологии в экономике: учеб. / под ред. Г.А. Титоренко. - М.: ЮНИТИ, 2003.
6. Гершензон В. Е., Смирнова Е.В., Элиас В. В. Информационные технологии в управлении качеством среды обитания: учеб, пособие для студентов пед. учеб, заведений/ В.Е.
Гершензон, Е.В. Смирнова, В.В. Элиас. — М.: AcademiA, 2003.
7. Гринберг А. С. Информационные технологии моделирования процессов управления экономикой: учеб.пособие для студентов вузов/ А.С. Гринберг, В.М. Шестаков. - М.:
ЮНИТИ, 2004.
8. Информатика: учебник / под ред. Н.В. Макаровой. — М.: Финансы и статистика, 2004.
9. Информатика для юристов и экономистов / Симонович С.В. и др. — СПб: Питер, 2001.
10. Информационные технологии управления: учеб.пособие / под ред. Г.А. Титоренко. — 2-е изд., доп. — М.: ЮНИТИ, 2005.
11. Информационные технологии в экономике: [учеб, пособие/ Ю.Ф. Симионов, Л.Н. Панасюк, А.Ю. Дроздов и др.]. — Ростов-н/Д.: Феникс, 2003.
12. Корнеев И. К. Информационные технологии в управлении/ И.К. Корнеев, В.А. Машурцев. — М.: ИНФРА-М., 2001.
13. Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия персонального компьютера 2003. — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: ОЛМА-ПРЕСС, 2003.
14. Мельников В.В. Безопасность информации в автоматизированных системах. — М.: Финансы и статистика, 2003.
15. Мишенин А.И. Теория экономических информационных систем. — М.: Финансы и статистика, 1999.
16. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. — СПб., Питер, 1999.
17. Острейковский В.А. Информатика. — М.: Высшая школа, 1999.
18. Свириденко С. С. Информационные технологии: Курс лекций/ С.С.Свириденко; Междунар. независимый эколого-политол. ун-т. — М.: МНЭПУ, 2002.
19. Синклер А. Большой толковый словарь компьютерных терминов. Русско-английский, англо-русский. — М.: Вече,АСТ, 1999.
20. Смирнова Г.Н., Сорокин А.А., Тельнов Ю.Ф. Проектирование экономических информационных систем: учебник / под ред. Ю.Ф. Тельнова. — М.: Финансы и статистика, 2001. 21. Советов Б. Я. Информационные технологии: учеб.для студентов вузов/ Б.Я. Советов, В.В. Цехановский. — М.: Высш.шк., 2003.
22. Фридланд А.Я. Информатика и компьютерные технологии: Основные термины: Толковый словарь: Более 1000 базовых понятий и терминов. — 3-е изд., испр. и доп. / А.Я. Фридланд.
— М.: ООО «Издательство Астрель»: ООО Издательство ACT», 2003.
23. Хотинская Г.И. Информационные технологии управления: учеб, пособие/ Г.И. Хотинская; Моск. гос. ун-т сервиса. Ин-т экономики сервиса. — М.: Дело и сервис, 2003.
24. Хохлова Н.М. Информационные технологии: Конспект лекций/ Н.М. Хохлова. - М.: ПРИОР, 2004.
5. Абдикеев Н. М. Интеллектуальные информационные системы: учеб, пособие / Под общ. ред. К. И. Курбакова. М.: КОС ИНФ, Рос. экон. акад., 2003.
7. Аглицкий Д. С., Аглицкий И. С. Рынок информационных технологий: проблемы и решения. М.: Ладомир, 2000.
8. Баронов В. В. Автоматизация управления предприятием. М.: ИНФРА-М, 2000.
9. Божко В. П., Хорошилов А. В. Информационные технологии в статистике. М.: Финстатинформ, 2002.
11. Винокуров А. Ю. Информационные технологии: учебно-методический комплекс. Ульян, гос. техн. ун-т. Ульяновск: УлГТУ, 2004.
12. Гагарина Л. Г. Автоматизированные информационные системы: учеб, пособие. М.: МИЭТ, 2003.
13. Коноплева И.А., Хохлова О.А., Денисова А.В. Информационные технологии: учебное пособие.- М.:Проспект, 2007.
14. Румянцева Е.Л., Слюсарь В.В. Информационные технологии.: М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007.
15. Емельянова Н. 3., Партыка Т. Л., Попов И. И. Основы построения автоматизированных информационных систем: учебное пособие. М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005.
16. Интернет-образование: не миф, а реальность XXI века / Ж. Н. Зайцева, Ю. Б. Рубин, Л. Г. Титарев, Д. Л. Титарев и др.; Под общ. ред. В. П. Тихомирова. М.: Изд-во МЭСИ, 2000.
17. Информационные системы и технологии в экономике: учебник. 2-е изд., доп. и перераб. / Т. П. Барановская, В. И. Лойко, М. И. Семенов и др.; Под ред. В. И. Лойко. М.: Финансы и статистика, 2005.
18. Исаев Г. Г. Чернышев И. В. Информационные технологии управления: учебнометодический комплекс. Ульян, гос. техн. ун-т. Ульяновск: УлГТУ, 2003.
19. Исаев Г. Г., Чернышев И. В. Информационные системы в экономике: учебнометодический комплекс. Ульян, гос. техн. ун-т. Ульяновск: УлГТУ, 2003.
20. Надточий А. И. Технические средства информатизации: учеб, пособие / Под общ. ред. К. И. Курбакова. М.: КОС ИНФ, Рос. экон. акад., 2003.
21. Проектирование автоматизированных информационных систем (современные методы и технологии) / Н. М. Абдикеев, Н. 3. Емельянова, Т. Л. Партыка, В. П. Романов. М.: КОС ИНФ, Рос. экон. акад., 2004.
22. Смирнов А. А. Применение прикладного программного обеспечения: учеб, пособие / Московский государственный университет экономики, статистики и информатики. М.: МЭСИ, 2001.
23. Смирнов А. А. Разработка прикладного программного обеспечения: учеб, пособие / Московский государственный университет экономики, статистики и информатики. М.:
МЭСИ, 2004.
24. Трояновский В. М. Проектирование информационных систем. Курс лекций. М.: МИЭТ, 2002.
Название реферата: Информационные технологии в экономике 2
| Слов: | 57102 |
| Символов: | 485714 |
| Размер: | 948.66 Кб. |
Вам также могут понравиться эти работы:
- В Контакте
- Социальные сети 2
- Информатика практикум
- Написание компьютерной игры Сбей самолет
- Техническая теория. Специфика технического и технологического знания
- Устройства преобразования и обработки информации
- Применение информационных технологий в системе управления гостиничным и ресторанным бизнесом