авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |
-- [ Страница 1 ] --

КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ

Тема № 1

" ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ "

Учебные вопросы:

Понятие

информационной технологии

1.

Эволюция информационных технологий

2.

Основные понятия и определение информационных технологий

Эволюция информационных технологий

Человечество в своем развитии прошло путь длиною в несколько

десятков тысячелетий. Более 99 % исторического пути люди имели дело с материальными объектами. Все это время человек учился преобразовывать энергию и материальные объекты в информационные технологии путем регистрации и накопления информационных образов. К истокам информационных технологий можно отнести пещерную и наскальную живопись, счет, появление искусства, письменности. Материальными носителями информации были камни, кости, дерево, глина, папирус, шелк, бумага.

Первая информационная технология заключалась в передаче знаний устно по наследству. Появились хранители знаний - жрецы, духовенство.

Профессиональные навыки передавались личным примером. Доступ к знаниям и информации был ограничен, поэтому знания не могли существенно влиять на производственный процесс. Уровень технологии обработки данных был ручной, производство ремесленным, уникальным, мелкосерийным. Темпы роста производства и номенклатуры изделий невелики.

Появление первого печатного станка и книгопечатания (1445 г.) произвело первую информационную революцию, которая длилась примерно 500 лет. Знания стали тиражироваться. Они уже могли влиять на производство. Появились станки, паровые машины, фотография, телеграф, радио.

Если до конца XIX в. примерно 95 % трудового населения работало в сфере материального производства и только 5 % - в сфере обработки информации, то к середине XX столетия примерно 30% трудового населения развитых стран занималось обработкой информации;

в настоящее время эта тенденция нарастает.

1946 г. - начало эры электронно-вычислительных машин (ЭВМ).

Впервые в истории человечества был создан способ записи и долговре менного хранения формализованных знаний, при котором эти знания могли непосредственно влиять на режим работы производственного оборудования.

Процесс записи ранее формализованных профессиональных знаний в готовой для непосредственного воздействия на машины и механизмы форме получил название программирования ЭВМ.

С момента появления первой ЭВМ информационная технология прошла ряд этапов.

I этап продолжался до начала 60-х гг. Эксплуатировались ЭВМ первого и второго поколений (ламповые и полупроводниковые). Основным критерием создания информационных технологий являлась экономия машинных ресурсов. Цель - максимальная загрузка оборудования.

Характерные черты этого этапа: программирование в машинных кодах, появление блок-схем, программирование в символьных адресах, разработка библиотек стандартных программ, автокодов, машиноориентированных языков и Ассемблера. В конце 50-х гг. А.А. Ляпуновым был разработан операторный метод. Он послужил основой для разработки алгоритмических языков (Алгол, Кобол, Фортран) и управляющих программ. Достижением в технологии программирования явилась разработка оптимизирующих трансляторов и появление первых управляющих программ реального времени и пакетного режима. Управляющие программы реального времени следили за появлением сигнала прерывания, приходящего по каналам связи (от спутника, датчиков и т.д.), и сразу же включали программу его обработки. В пакетном режиме программы, обрабатываемые ими данные и управляющая информация объединялись в задание, задания объединялись в пакет. Управляющая информация оформлялась в виде языка управления заданиями и содержала сведения об именах задания, программ, данных, их местонахождении, порядке следования и др. Задания автоматически вызывались на выполнение в порядке очередности или по приоритету.

Пакетный режим резко повысил производительность использования ЭВМ, но затруднил процесс отладки программ и создания новых программных продуктов.

П этап длился до начала 80-х гг. Появились мини-ЭВМ и ЭВМ третьего поколения на больших интегральных схемах. Основным критерием создания информационных технологий стала экономия труда программиста.

Цель - разработка инструментальных средств программиста. Появились операционные системы второго поколения, работающие в трех режимах:

реального времени, разделения времени и в пакетном режиме. Системы разделения времени позволили пользователю работать в диалоговом режиме, так как ему выделялся квант времени, в течение которого он имел доступ ко всем ресурсам системы. Появились языки высокого уровня (PL, Pascal и др.), пакеты прикладных программ (ППП), системы управления базами данных (СУБД), системы автоматизации проектирования (САПР), диалоговые средства общения с ЭВМ, новые технологии программирования (структурное и модульное), появились глобальные сети ЭВМ. Совокупность научных методов и технологических приемов, ориентированных на обработку данных, стали называть информатикой. Появились наукоемкие изделия, в себестоимости которых научные исследования составляли от 3,5 до 5 %, а в производстве ЭВМ - 10-20 %. И хотя производство стало крупносерийным, изделия стандартизировались, темпы роста производства увеличивались, но номенклатура выпускаемых изделий росла медленно. Для автоматизации управления экономическими объектами разрабатывались автоматизированные системы управления (АСУ), автоматизированные системы управления проектированием (АСУП), автоматизированные системы обработки данных (АСОД) и другие автоматизированные системы обработки экономической информации (СОЭИ).

Ш этап продолжался до начала 90-х гг. В конце 70-х гг. был сконструирован персональный компьютер (ПК). Персональный компьютер это инструмент, позволяющий формализовать и сделать широкодоступными для автоматизации многие из трудноформализуемых процессов человеческой деятельности. Отсюда критерий – создание информационных технологий (ИТ) для формализации знаний, цель - проникновение информационных технологий во все сферы человеческой деятельности. Широкое распространение получили диалоговые операционные системы, например Unix, автоматизированные рабочие места (АРМ), экспертные системы, базы знаний, локальные вычисли тельные сети, гибкие автоматизированные производства, распределенная обработка данных.

Появление персонального компьютера произвело вторую информационную революцию. Стали возможными персональные вычисле ния. Персональные вычисления - это режим работы специалиста в предметной области непосредственно с персональным компьютером на своем рабочем месте. За дисплей ЭВМ сел непрограммист. Информация становится ресурсом наравне с материалами, энергией и капиталом.

Появилась новая экономическая категория - национальные информационные ресурсы. Истощение природных ресурсов привело к использованию воспроизводимых ресурсов, основанных на применении научного знания. Профессиональные знания в наукоемких изделиях на базе персональных компьютеров составляют уже приблизительно 70 % себестои мости, а число занятых в сфере обработки информации - 60-80 % трудового населения развитых стран. Профессиональные знания экспортируются посредством продажи наукоемкой продукции. В производственную культуру проник игровой компонент. Игровой компонент персонального компьютера это стимулятор общества, педагогический прием, жанр искусства.

Производство вновь становится мелкосерийным с быстрым ростом производительности труда и увеличением номенклатуры производимых изделий. Знание становится силой. Разрабатываются технологии автоматизированной обработки экономической информации (ТАОЭИ).

IV этап - 90-е годы. В этот период разрабатываются информационные технологии для автоформализации знаний, цель - информатизация общества.

Появились машины с параллельной обработкой данных - транспьютеры. Для них создан новый язык - язык параллельного программирования ОККАМ.

Появились портативные ЭВМ, не уступающие по мощности большим: RISC ЭВМ, безклавиатурные компьютеры, а также графические операционные системы Windows, OS-2, новые технологии: объектно-ориентированные, гипертекст, мультимедиа, CASE-технология.

Создались предпосылки формирования общего рынка знаний посредством дистанционного обучения, электронной памяти человечества по культуре, искусству, народонаселению, науке, архивам и т.д. Информация становится стратегическим ресурсом. Внедряются дистанционное обучение, автоматизированные офисы, всемирные каталоги изделий. Проектируются геоинформационные системы по управлению природными богатствами, экологией, информационной политикой правительств. Создается виртуальная реальность, позволяющая моделировать сложные процессы и системы.

Страны становятся зависимыми от источников информации, от уровня развития и эффективности использования средств передачи и переработки информации. Происходит информатизация общества. Информатизация общества - совокупность взаимосвязанных политических, социально экономических, научных факторов, которые обеспечивают свободный доступ каждому члену общества к любым источникам информации, кроме зако нодательно секретных. Информатизация означает широкое использование информационных технологий во всех сферах деятельности. В экономической сфере внедряются экономические информационные системы. Появилась индустрия информационных услуг.

Идет формирование баз знаний по всем отраслям человеческой деятельности. Формируются базы данных по всем интересующим человека вопросам, включая быт, игры, образование. Если в индустриальном обществе стратегическим ресурсом был капитал, то в информационном обществе информация, знание, творчество. Денежный показатель уступает первое место информационному, так как идет борьба за контроль над значительной частью мировых потоков информации.

Повышение уровня жизни, культурно-образовательного ценза, рост числа существенных показателей качества жизни увеличивают разнообразие общественных запросов, номенклатуру вновь создаваемых изделий и услуг и приводят к информатизации общества. Реализуется синтез поэзии, искусства, техники, науки.

Стратегическим ресурсом становится творческий потенциал людей, занятых в производственном процессе, наравне с материалами, энергией, капиталом.

Поэтому основная задача современного общества - стимулировать творческий процесс.

Основные черты переходного периода к информатизации общества следующие: переориентация экономики на эксплуатацию информационных ресурсов, вовлечение профессионалов в процесс автоформализации знаний, ускорение технологического цикла развития "знание - производство знание", массовое тиражирование профессиональных знаний.

Информационная инфраструктура включает телефонную сеть, кабельное телевидение и другие виды коммуникаций, множительную технику, книгоиздательство, видео- и аудиоаппаратуру, парк ЭВМ и программного обеспечения, достаточного для обеспечения всех информационных услуг, сети ЭВМ и электронной почты, а также замену бумагоносителей магнитными и оптическими, выпуск обучающих программ, развитие культуры и искусства, новых видов искусства и средств производства.

Применение ИТ позволило представить в формализованном виде, пригодном для практического использования, концентрированное выражение научных знаний и практического опыта для реализации и организации социальных процессов. При этом предполагается экономия затрат труда, времени, энергии, материальных ресурсов, необходимых для осуществления этих процессов. Поэтому ИТ играют важную стратегическую роль, которая быстро возрастает. Это объясняется рядом их свойств:

• ИТ позволяют активизировать и эффективно использовать ин формационные ресурсы общества, что экономит другие виды ресурсов сырье, энергию, полезные ископаемые, материалы и оборудование, людские ресурсы, социальное время;

• ИТ реализуют наиболее важные, интеллектуальные функции социальных процессов;

• ИТ позволяют оптимизировать и во многих случаях автоматизировать информационные процессы в период становления информационного общества;

• ИТ обеспечивают информационное взаимодействие людей, что способствует распространению массовой информации. Они быстро ассимилируются культурой общества, снимают многие социальные, бытовые и производственные проблемы, расширяют внутренние и международные экономические и культурные связи, влияют на миграцию населения по планете;

• ИТ занимают центральное место в процессе интеллектуализации общества, в развитии системы образования, культуры, новых (экранных) форм искусства, в популяризации шедевров мировой культуры, истории развития человечества;

• ИТ играют ключевую роль в процессах получения, накопления, распространения новых знаний. Первое направление - информационное моделирование - позволяет проводить "вычислительный эксперимент" даже в тех условиях, которые невозможны в натуральном эксперименте из-за опасности, сложности, дороговизны. Второе направление, основанное на методах искусственного интеллекта, позволяет находить решения плохо формализуемых задач, задач с неполной информацией, с нечеткими исходными данными. Речь идет о создании метапроцедур, которые используются человеческим мозгом. Третье направление основано на методах когнитивной графики - совокупности приемов и методов образного представления условий задачи, которые позволяют сразу увидеть решение либо получить подсказку для его нахождения. Оно открывает возможности познания человеком самого себя, принципов функционирования своего сознания;

• ИТ позволяют реализовать методы информационного моделирования глобальных процессов, что обеспечивает возможность прогнозирования многих природных ситуаций в регионах повышенной социальной и политической напряженности, экологических катастроф, крупных технологических аварий.

Информатизация общества означает интернационализацию производства. Показателем научно-технической мощи страны является внешнеторговый баланс профессиональных знаний. Реализуется он рынком лицензий производственных процессов, "ноу-хау" и консультациями по применению наукоемких изделий. Например, США примерно 80 % нововведений передают дочерним предприятиям в других странах. Когда они осваивают предложенную технологию, в США бывает готова новая технология, т. е. они реализуют опережающий технологический цикл.

Эволюция мирового рынка дает преимущества стране, передающей наукоемкие изделия, включающие новые технологии и современные профессиональные знания. Идет торговля невидимым продуктом: знаниями, культурой, происходит навязывание стереотипа поведения. Именно поэтому в информационном обществе стратегическим ресурсом становится информация, знание, творчество.

А так как таланты не создаются, нужно формировать культуру, т. е.

условия, в которых развиваются и процветают таланты. Компьютерные технологии оказывают здесь огромное влияние посредством дистанционного обучения, компьютерных игр, компьютерных видеофильмов и других информационных технологий. Социальное влияние информационной революции будет заключаться в синтезе западной и восточной мысли.

Понятие информационной технологии Информационная система предназначена для хранения, поиска и выдачи информации по запросам пользователей. Экономическая ин формационная система (ЭИС) предназначена для обработки экономической информации. Предметной областью ЭИС являются бухучет, статистика, банковская, кредитно-финансовая, страховая и другие виды экономической деятельности.

Для использования ЭИС на рабочем месте ее необходимо спро ектировать посредством информационных технологий. При этом следует заметить, что ранее процесс проектирования ЭИС был отделен от процесса обработки экономических данных предметной области. Сегодня он также существует самостоятельно и требует высокой квалификации специалистов проектировщиков. Однако уже созданы информационные технологии (ИТ), доступные любому пользователю и позволяющие совместить процесс проектирования отдельных элементов ЭИС с процессом обработки данных.

Например, электронная почта, электронный офис, текстовые и табличные процессоры и т.д. При этом тенденция создания информационных технологий, доступных любому пользователю, продолжается. Создание новых информационных технологий не является самоцелью. Но технологиями продвигаются вперед более мощные, глобальные силы, культура, политика, нужды здравоохранения, демографические потребности, электронный бизнес, электронная коммерция, производство продуктов и услуг по заказу.

Таким образом, на рабочем месте эксплуатируются как элементы ЭИС, разработанные проектировщиками, так и информационные технологии, позволяющие информационному работнику автоформализовать свою деятельность.

Толковый словарь по информатике дает следующее определение информационной технологии.

Информационная технология - совокупность методов, производ ственных процессов и программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, хранение, обработку, вывод и распространение информации для снижения трудоемкости про цессов использования информационных ресурсов, повышения их надеж ности и оперативности.

Разберем подробнее составные части информационной технологии.

Совокупность методов и производственных процессов экономических информационных систем определяет принципы, приемы, методы и мероприятия, регламентирующие проектирование и использование программно-технических средств для обработки данных в предметной области.

Цель применения информационных технологий - снижение тру доемкости использования информационных ресурсов. Под информаци онными ресурсами понимается совокупность данных, представляющих ценность для организации (предприятия) и выступающих в качестве материальных ресурсов. К ним относятся файлы данных, документы, тексты, графики, знания, аудио- и видеоинформация, позволяющие изобразить на экране ПК объекты реального мира.

Процесс обработки данных в ЭИС невозможен без использования технических средств, которые включают компьютер, устройства ввода вывода, оргтехнику, линии связи, оборудование сетей. Каждые восемнадцать месяцев мощность микропроцессора удваивается. Становясь более мощным, компьютер одновременно делается менее дорогим, но пригодным для все более широкого круга приложений. Из инструмента больших организаций компьютер становится орудием каждого. Компьютеры оснащаются встроенными коммуникационными средствами, скоростными модемами, большими объемами памяти, устройствами ввода-вывода изображений, позволяющими воспроизводить высококачественное видео, устройствами распознавания голоса и рукописного текста. В перспективе ожидается появление переносных компьютеров и серверов, TV PC - компьютерного телеприемника, wallet PC - компьютерного бумажника, помещающегося в кармане, kiosk PC - устройства, заменяющего телефонный аппарат и предоставляющего широкий спектр услуг от видеоконференций до пересылки денежных сумм, т. е. ключом технологических достижений является микропроцессор.

Программные средства обеспечивают обработку данных в ЭИС и со стоят из общего и прикладного программного обеспечения и программных документов, необходимых для эксплуатации этих программ. К общему программному обеспечению относят операционные системы, системы программирования и программы технического обслуживания.

Операционная система (ОС) представляет собой программу, которая автоматически загружается при включении компьютера и предоставляет пользователю базовый набор команд, с помощью которых можно выполнить общение с компьютером и ряд действий: запустить программу, отформатировать дискету, скопировать файл и т. д.

Технология общения с компьютером зависит от интерфейса. Совре менные операционные системы поддерживают командный, WIMP-, SILK интерфейсы. Сейчас ставится вопрос о создании общественного интерфейса (social interface).

Командный интерфейс означает выдачу на экран системного приглашения для ввода команды. Например, в MS-DOS это приглашение выглядит как С:\, в Unix - $.

WIMP-интерфейс является графическим и расшифровывается как Windows (окно), Image (образ), Menu (меню), Pointer (указатель), т. е. на экране высвечивается окно, содержащее образы программ и меню действий.

Для выбора одного из них используется указатель. SILK- интерфейс означает Spech (речь), Image (образ), Langusge (язык), Knowledge (знание), т. е. на экране по речевой команде происходит перемещение от одних поисковых образов к другим. Предполагается, что при использовании общественного интерфейса не нужно будет разбираться в меню. Экранные образы однозначно укажут дальнейший путь перемещения от одних поисковых образов к другим по смысловым семантическим связям.

Операционные системы делятся на однопрограммные, многозадачные и многопользовательские (см. рис. 2). К однопрограммным операционным системам относятся SCP, MS-DOS и др. Многозадачные операционные системы, например Unix Windows начиная с версии 3.1, DOS 7.0, OS-2 и другие, предусматривают одновременное выполнение нескольких приложений. Если однопрограммные системы работают или в пакетном режиме, или в диалоговом, то многозадачные могут совмещать эти режимы.

Таким образом, эти системы обеспечивают пакетную и диалоговую технологии обработки данных.

Многопользовательские системы отвечают требованиям пользователей различных категорий (неквалифицированных пользователей, прикладных и системных программистов) и профессий. Например, они реализуются сетевыми операционными системами Novell Netware, ИОЛА и т. п., обеспечивают сетевые технологии, а также пакетные и диалоговые технологии.

Пакетная технология, или пакетный режим обработки данных, означает, что задания объединяются в пакет, а затем выполняются на ЭВМ без вмешательства пользователя. Задание - единица работы, определяемая пользователем и представляющая собой последовательность команд операционной системы для указания нужных характеристик и имен выполняемой программы и обрабатываемых ею данных.

Диалоговая технология, или диалоговый режим обработки данных, означает обмен сообщениями между пользователем и системой в реальном времени, т. е. в темпе реакции пользователя, или в режиме разделения времени, когда процессорное время предоставляется различным пользователям (задачам) последовательными квантами. Размер кванта невелик, и у пользователя создается иллюзия непрерывной работы на ЭВМ.

Различные многозадачные ОС различаются алгоритмом разделения времени.

Сетевая технология обеспечивает удаленную диалоговую и пакетную технологии.

В мультимедиа используются приводы CD-DVD, видеокарты, звуковые карты и т.д. А так как технология мультимедиа может быть использована в сетях ЭВМ, она также зависит и от сетевого оборудования.

Новейшие информационные технологии представляют собой продукт интеграции различных ИТ. Поэтому их платформа зависит от всех структурных частей: типа процессора и работающей на нем операционной системы, типа дополнительного оборудования ИТ и поддерживающего его оборудования программных средств.

Вернемся к рассмотрению видов программных средств.

Системы программирования в основном используются для проектирования ЭИС и представляют язык программирования и программу перевода (компилятор, интерпретатор) с этого языка в машинные коды. Наиболее перспективным является объектно-ориентированное программирование.

Объектно-ориентированное программирование в последнее время становится визуальным (VO – Visual Objects). Это значит, что меняется интерфейс среды программирования. Она становится многооконной. Выделяются главное меню, окна модулей и объектов. Главное окно содержит пиктограммы стандартных модулей. Чтобы начать работу, необходимо создать (запрограммировать) новое приложение. Оно порождается автоматически и для него генерируется свое окно. Программа приложения представляет собой комбинацию модулей и объектов. Объектами могут быть окна, меню, кнопки, формы ввода, области ввода и другие ресурсы. Модули служат для иерархической организации программы и объединения ее частей. Обычно для добавления визуального объекно-ориентированного интерфейса в существующие пакеты добавляется визуальный редактор.

Программы технического обслуживания предоставляют сервис для эксплуатации компьютера, выявления ошибок при сбоях, восстановления испорченных программ и данных.

Прикладное программное обеспечение определяет разнообразие информационных технологий и состоит из отдельных прикладных программ или пакетов, называемых приложениями. Для использования части приложений требуется квалификация проектировщика. Ряд приложений могут применять все пользователи.

Средства проектирования и системы программирования служат для создания экономических информационных систем, применяемых на рабочих местах работником банка, бухгалтерии, налоговой полиции, кредитно финансового отдела для выполнения своих профессиональных функций. В то же время средства использования могут непосредственно применяться информационным работником на своем рабочем месте самостоятельно или в совокупности с ЭИС. Если раньше программные инструменты проектировщика и пользователя различались существенно, так как требовали высокой квалификации в области программирования и вычислительной техники, то сейчас эта граница стирается. С одной стороны, создаются программные инструменты, ориентированные на любого пользователя. С другой стороны, инструменты проектировщика учитывают специфику предметной области, язык общения с ними визуализируется, стандартизируется и становится понятным специалисту предметной области, что позволяет ему автоформализовать свои знания. Поэтому пользователь на рабочем месте имеет возможность реализовать посредством различных информационных технологий свои профессиональные знания.

К средствам проектирования можно отнести системы управления базами данных (СУБД), экспертные системы, системы автоматизации проектирования (САПР), типовые пакеты прикладных программ (ППП), системы электронного документооборота (СЭД), информационные хранилища, геоинформационные системы (ГИС), системы искусственного интеллекта.

СУБД предназначены для проектирования баз данных. Если база данных размещается на нескольких компьютерах, то используются технологии распределенной обработки данных. Наиболее употребительными системами являются Foxpro, Clipper, Oracle, Informix и др.

Экспертные системы и информационные хранилища предназначены для облегчения принятия решения. Первые дают средства создания баз знаний, например система GURU, вторые - средства получения аналитических данных.

СЭД позволяют реализовывать безбумажные технологии на предприятии.

ГИС дают возможность моделировать сложные процессы и системы по управлению природными богатствами, экологией, информационной политикой правительств.

Системы искусственного интеллекта позволяют моделировать деловые процессы, производственные и социальные технологии.

Средства использования зависят от типа обрабатываемой информации.

Для обработки текстовых документов служат текстовые процессоры.

Графическая информация обрабатывается посредством графических процессоров. Удобным средством обработки табличных документов являются табличные процессоры. Обмен информацией между удаленными пользователями осуществляется посредством электронной почты. Для анализа информации применяются пакеты прикладных программ (ППП), реализующие многие экономико-математические, статистические методы, методы прогнозирования и выявления тенденций, это пакеты ЭВРИКА, АЛИСА, ОЛИМП, ТЕЛЕМАРКЕТ. Так как большинство перечисленных приложений применяются на одном рабочем месте, их объединяют в интегрированные пакеты прикладных программ для более удобной обработки смешанной информации. В последнее время появилась тенденция создавать электронные офисы, т. е. пакеты программ, совмещающие обработку текстовой, табличной, графической информации, базы данных и электронную почту.

Для обработки текстовой информации, структурно представленной в виде сети, применяется гипертекстовая технология. Она же послужила инструментом для создания технологии мультимедиа, где одновременно обрабатываются звуковая, видеоинформация, тексты, движущаяся и неподвижная графика.

Источниками НИТ являются:

системотехника;

теория вычислительных систем;

технологии программирования;

эргономика;

дизайн и другие науки информационно-технического профиля.

Среди новых элементов информационной технологии обычно выделяют:

ПЭВМ;

интеллектуальные терминалы;

локальные сети;

системы речевого диалога;

языки конечного пользователя;

системы машинной графики;

читающие автоматы и другие новые средства организационной техники и коммуникации.

Объектом исследования в информационной технологии являются не технические и программные средства, а деятельность человека, т.е.

взаимодействие его в системе: человек - ЭВМ - социальная среда. Речь идет о создании и преобразовании моделей человеко-машинных систем.

В условиях широкого внедрения ПЭВМ, локальных вычислительных сетей, развитых средств организационной техники возникает объективная необходимость в разработке и в обучении новых подходов к проектированию, созданию и эксплуатации технологических систем обработки данных.

Эффективное решение этих и других задач немыслимо без использования НИТ.

ПЭВМ и локальные вычислительные сети позволяют улучшить не только экономические, технологические, психологические и др.

характеристики при автоматизации документооборота должностных лиц, но и заставляют этих лиц постоянно обновлять багаж знаний по концепции проектирования, создания и эксплуатации информационной службы на объекте автоматизации.

Традиционно считалось, что в сфере управления имеется четыре вида ресурсов:

Трудовые;

Финансовые;

Материальные;

оборудование.

Сейчас к ним прибавился пятый - информационный ресурс. В обычной информационной технологии этот ресурс не централизован, а разбросан между должностными лицами. Основной способ его получения совещания, беседы, телефонные разговоры. Естественно, что затраты на получение этого ресурса значительные.

Новая информационная технология позволяет кардинально улучшить процесс контроля за использованием информационного ресурса, сделать этот процесс более надежным и оперативным, а также менее трудоемким.

В настоящее время информационная технология обрела три наиболее характерные функции:

1) персонализация вычислений на основе ПЭВМ и систем интеллектуального интерфейса конечного пользователя с ПЭВМ;

2) использование баз данных и баз знаний;

3) применение локальных сетей передачи данных.

Эти функции реализуются посредством создания универсальных и специализированных информационных комплексов. Задача создания таких информационно-технических комплексов и систем ставится и в упомянутой выше Концепции развития системы информационного обеспечения ОВД в борьбе с преступностью, введенной приказом МВД РФ N 229.

Как следует из изложенного выше, основными задачами совершенствования деятельности правоохранительных органов на основе использования НИТ являются:

1) формирование единой методологии сбора, обработки, хранения и выдачи информации оперативно-розыскного, справочного, криминалистического и статистического назначения;

2) совершенствование технологии обработки информации в низовых звеньях ОВД:

городских, районных и линейных;

3) обеспечение непосредственного доступа пользователей, особенно низовых звеньев ОВД к имеющимся централизованным информационным фондам ОВД;

4) повышение заинтересованности практических работников ОВД в качественном заполнении форм первичных учетных документов;

5) обеспечение доступа сотрудников оперативных служб к процессу формирования информационных фондов (банков данных) в реальном масштабе времени;

6) обеспечение персонализации вычислений на основе ПЭВМ практических работников ОВД;

7) повсеместное внедрение в деятельность ОВД интеллектуальных систем, информационно-вычислительных сетей;

8) обеспечение подготовки квалифицированных кадров, владеющих знаниями в области информатизации ОВД.

Тема "СЕТЕВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ" УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ:

Сетевые информационные технологии 1.

Сетевая операционная система и архитектура сетей 2.

Электронная почта 3.

Распределенная обработка данных 4.

Гипертекст 5.

Мультимедиа 6.

Сетевые информационные технологии Эволюция и типы сетей ЭВМ В 60-х гг. появились первые вычислительные сети ЭВМ (ВС). По сути, они произвели своего рода техническую революцию, сравнимую с появлением первых ЭВМ, так как была предпринята попытка объединить технологию сбора, хранения, передачи и обработки информации на ЭВМ с техникой связи. Одной из первых сетей, оказавших влияние на дальнейшее их развитие, явилась сеть АРПА, созданная пятьюдесятью университета ми и фирмами США. Она охватывала всю территорию США, часть Европы и Азии. Сеть АРПА доказала техническую возможность и экономическую целесообразность разработки больших сетей для более эффективного использования ЭВМ и программного обеспечения. В настоящее время она преобразовалась в сеть Internet. В Европе сначала были разработаны и внедрены международные сети EIN и Евронет, затем появились национальные сети. В 1972 г. в Вене была создана сеть МИПСА, в 1979 г. к ней присоединились 17 стран Европы, СССР, США, Канада, Япония. Она создана для проведения фундаментальных работ по проблемам энергетики, продовольствия, сельского хозяйства, здравоохранения и т.д. Кроме того, она создала технологию, позволяющую всем национальным институтам развивать связь друг с другом.

В СССР первая сеть разработана в 60-х гг. в Академии наук в Ленинграде. В 1985 г. к ней подсоединилась региональная подсеть "Северо-запад" с академическими центрами в Риге и Москве. В 1980 г. была сдана в эксплуатацию система телеобработки статистической информации /СТОСИ/ обслуживавшая Главный вычислительный центр Центрального статистического управления СССР в Москве и республиканские вычислительные центры в союзных республиках.

В настоящее время в мире зарегистрировано более 200 глобальных сетей, из которых созданы в СЩА, 16 - в Японии.

С появлением микроЭВМ и персональных компьютеров возникли локальные вычислительные сети (ЛВС). Они позволили поднять на качественно новую ступень управление производственными объектами, повысить эффективность использования ЭВМ, поднять качество обрабатываемой информации, реализовать безбумажную технологию, создать новые технологии. Объединение ЛВС и глобальных сетей позволило получить доступ к мировым информационным ресурсам.

ЭВМ, объединенные в сеть, делятся на основные и вспомогательные.

Основные ЭВМ - это абонентские ЭВМ (клиенты). Они выполняют все необходимые информационно-вычислительные работы и определяют ресурсы сети. Вспомогательные ЭВМ (серверы) служат для преобразования и передачи информации от одной ЭВМ к другой по каналам связи и коммутационным машинам (host-ЭВМ). К качеству и мощности серверов предъявляются повышенные требования.

Клиент - это приложение, посылающее запрос к серверу. Он отвечает за обработку и вывод информации, а также передачу запросов серверу. ЭВМ клиента может быть любой.

Сервер - это персональная или виртуальная ЭВМ, выполняющая функции по обслуживанию клиента. Он распределяет ресурсы системы:

принтеры, базы данных, программы, внешнюю память и т.д. Су ществуют сетевые, файловые, терминальные серверы баз данных.

Сетевой сервер поддерживает выполнение следующих функций сетевой операционной системы: управление вычислительной сетью, планирование задач, распределение ресурсов, доступ к сетевой файловой системе, защиту информации.

Терминальный сервер поддерживает выполнение функций многопользовательской системы.

Файл-сервер обеспечивает доступ к центральной базе данных удаленным пользователям.

Сервер баз данных - многопользовательская система, обеспечивающая обработку запросов к базам данных. Он является средством решения сетевых задач, в которых локальные сети используются для совместной обработки данных, а не просто для организации коллективного использования удаленных внешних устройств.

Host-ЭВМ — ЭВМ, установленная в узлах сети и решающая вопросы коммутации в сети, доступа к сетевым ресурсам: модемам, факс-модемам, большим ЭВМ и др.

Коммутационная сеть образуется множеством серверов и host-ЭВМ, соединенных физическими каналами связи, которые называют магистральными. В качестве магистральных каналов выступают телефонные, оптоволоконные кабели, космическая спутниковая связь, провода, беспроводная радиосвязь, медная витая пара категории 5.

По способу передачи информации вычислительные сети делятся на сети коммутации каналов, сети коммутации сообщений, сети коммутации пакетов и интегральные сети.

Первыми появились сети коммутации каналов. Например, чтобы передать сообщение между клиентами В и Е образуется прямое соединение, включающее каналы одной из групп: 357, 1246, 1257, 346. Это соединение должно оставаться неизменным в течение всего сеанса. При легкости реализации такого способа передачи информации его недостатки заключаются в низком коэффициенте использования каналов, высокой стоимости передачи данных, увеличении времени ожидания других клиентов.

При коммутации сообщений информация передается порциями, называемыми сообщениями. Прямое соединение обычно не устанавливается, а передача сообщения начинается после освобождения первого канала и т. д., пока сообщение не дойдет до адресата. Каждым сервером осуществляется прием информации, ее сборка, проверка, маршрутизация и передача сообщения. Недостатками коммутации сообщений является низкая скорость передачи данных и невозможность проведения диалога между клиентами, хотя стоимость передачи уменьшается.

При коммутации пакетов обмен производится короткими пакетами фиксированной структуры. Пакет - часть сообщения, удовлетворяющая некоторому стандарту. Малая длина пакетов предотвращает блокировку линий связи, не дает расти очереди в узлах коммутации. Она обеспечивает быстрое соединение, низкий уровень ошибок, надежность и эффективность использования сети. Но при передаче пакета возникает проблема маршрутизации, которая решается программно-аппаратными методами.

Наиболее распространенными способами являются фиксированная маршрутизация и маршрутизация способом кратчайшей очереди.

Фиксированная маршрутизация предполагает наличие таблицы маршрутов, в которой закрепляется маршрут от одного клиента к другому, что обеспечивает простоту реализации, но одновременно - неравномерную загрузку сети. В методе кратчайшей очереди используется несколько таблиц, в которых каналы расставлены по приоритетам. Приоритет - функция, обратная расстоянию до адресата. Передача начинается по первому свободному каналу с высшим приоритетом. При использовании этого метода задержка передачи пакета минимальна.

В настоящее время разработаны программно-аппаратные средства маршрутизации. Повторитель - самый простой тип устройства для соединения однотипных ЛВС, он ретранслирует все принимаемые пакеты из одной ЛВС в другую. Устройство связи, позволяющее соединять ЛВС с одинаковыми и разными системами сигналов, называется мост. Устройство связи, аналогичное мосту, - маршрутизатор выполняет передачу пакетов в соответствии с определенными протоколами, обеспечивает соединение ЛВС на сетевом уровне. Мост-маршрутизатор - это устройство, комбинирующее функции моста и маршрутизатора. Шлюз - устройство соединения ЛВС с глобальной сетью. Наблюдается тенденция совмещения маршрутизаторов с функциями коммутации. Многие фирмы предлагают аппаратуру для организации беспроводных компьютерных сетей: беспроводные сетевые адаптеры, мосты и устройства доступа, антены и усилители. Наиболее перспективным для России является использование беспроводных ком пьютерных сетей для соединения удаленных сегментов локальных сетей там, где применение кабельных магистралей затруднено.

Сети, обеспечивающие коммутацию каналов, сообщений и пакетов, называются интегральными. Они объединяют несколько коммутационных сетей. Часть интегральных каналов используется монопольно, т. е. для прямого соединения. Прямые каналы создаются на время проведения сеанса связи между различными коммутационными сетями.

По окончании сеанса прямой канал распадается на независимые маги стральные каналы. Интегральная сеть эффективна, если объем информации, передаваемой по прямым каналам, не превышает 10- 15%.

Сетевая операционная система и архитектура сетей При разработке сетей ЭВМ возникают задачи согласования взаимодействия ЭВМ клиентов, серверов, линий связи и других устройств. Она решается путем установления определенных процедур, называемых протоколами.

Реализацию протоколов совместно с реализацией управления серверами называют сетевой ОС. Часть протоколов реализуется программно, часть аппаратно. Для стандартизации протоколов была создана международная организация протоколов ISO(MOC).

Она ввела понятие архитектуры открытых систем, что означает возможность взаимодействия систем по определенным правилам, хотя сами системы могут быть созданы на различных технических средствах.

Основой архитектуры открытых систем является понятие уровня. Система разбивается на ряд уровней, или подсистем, каждый из которых выполняет свои функции.

Уровень сети — совокупность станций одинакового ранга, входящих в иерархическую сеть. Под станцией понимается входной, промежуточный или выходной пункт передачи сообщений по каналу. ISO установила следующие уровни сетей.

Первый уровень, физический, определяет некоторые физические характеристики канала. Это требования к характеристикам кабелей, разъемов (RS, EIA, Х.21) и электрическим характеристикам сигнала (V.21- передает в с 1200 бод;

V.22 бис - 2400 бод). В 1994 г. в Европе утвержден стандарт V. для работы на любых каналах. В нем определены десять процедур, по которым модем после тестирования линии (первоначально по стандарту V.21) выбирает соответствующие качеству линии несущие частоты и полосу пропускания (11 комбинаций) и пр. По типу характеристик сети делятся на аналоговые (V.21 и др.), например обычная телефонная сеть, и цифровые, для которых разработан стандарт ISDN. Единицей обмена является бит.

Второй уровень, канальный, управляет передачей данных между двумя узлами сети. Он обеспечивает контроль корректности передачи сблокированной информации посредством проверки контрольной суммы блока. Для повышения скорости обмена осуществляется сжатие данных. При получении сообщение разворачивается. Длина передаваемого блока может меняться в зависимости от качества канала. В настоящее время используются протоколы V.42 бис (CCITT), MNP5, MNP7. Единицей обмена является кадр, или пакет, на который пока отсутствует стандарт. На рынке в последнее время конкурируют технологии передачи данных SMDS, Frame Realy и АТМ-коммутаторов.

Протокол Frame Realy (FR) разрабатывался с целью преодоления скоростных ограничений протокола пакетной передачи данных Х.25. Он использует скоростные оптические линии для передачи цифровых данных, объединенных в пакет. Реализуется национальными те лекоммуникационными компаниями и пока является наилучшей технологией передачи данных на большие расстояния. Однако он не подходит для объединения большого числа ЛВС. Начиная с 1994 г. ряд фирм, среди которых AST Networks,. FastComm, Motorola ISG и др., предлагают FR устройства, имеющие встроенные механизмы установления приоритетов пакетов. Благодаря этому стало возможным передавать данные, чувствительные к задержке времени передачи: речь, факсимильные изображения и др.

Технология FR используется в Башкирской республиканской интегрированной сети передачи данных Bashnet, объединяющей уже населенных пункта Башкирии и подключенной к сети Internet.

Протокол SMDS более подходит для объединения большого числа ЛВС, претерпевающих частые изменения конфигурации.

Frame Realy и SMDS передают пакеты со скоростью от 2 до 45 Мбит/с.

Протокол АТМ (Asynchronous Transfer Mode) также передает пакеты, имеющие фиксированную длину, со скоростью более 155 Мбит/с. Важным аспектом АТМ-технологии является возможность соединять различные типы трафика: высокоскоростные данные, видеоизображения, высококачественные звук и речь. Внедрение АТМ-технологии происходит без замены оборудования Flame Realy и SMDS-систем.

Третий уровень, сетевой, обеспечивает управление маршрутизацией пакетов. Он распространяется на соглашения о блокировании данных и их адресации. По одному каналу может передаваться информация с нескольких модемов для увеличения его загрузки. К этому уровню относятся протоколы Х.25 и Х.75 (космический). Единицей обмена является пакет, оформленный по стандарту.

Для объединения неоднородных сетей различных технологий используются протоколы IP, TCP/IP и др. Протоколы IPX, NetBIOS, AppleTalk умирают. IP технология (протокол TCP/IP) обеспечивает работу с почтовыми серверами, с сетевыми интерактивными приложениями.

Четвертый уровень, транспортный, отвечает за стандартизацию обмена данными между портами разных ЭВМ сети. Используются протоколы ТРО, ТР1. Единицей обмена является сеансовое сообщение.

Пятый уровень, сеансовый, определяет правила диалога прикладных программ, рестарта, проверки прав доступа к сетевым ресурсам. Единицей обмена этого и следующих уровней является пользовательское сообщение.

Шестой уровень, представления, определяет форматы данных, алфавиты, коды представления специальных и графических символов (ASCII, EBCDIC, ASN.l, X.500, Х.409 ). Здесь же определяется стандарт на форму передаваемых документов. В банковской системе распространен стандарт Swift. Он определяет расположение и назначение полей документа.

Принципиальным моментом при использовании это го и других компьютерных стандартов на документацию является официальное признание (де-юре) передаваемого по каналам связи документа юридически полноценным.

В апреле 1989 г. 44-я сессия Европейской экономической комиссии ООН объявила 90-е гг. периодом широкомасштабного внедрения в международную торговлю универсальной системы электронного обмена данными в управлении, торговле и на транспорте (UN/Edifact). С 1 января 1995 г. Европейский союз (ЕС) перешел на обязательное использование Edifact при обмене документацией и информацией между госведомствами ЕС, работающими на английском, французском, не мецком, испанском языках. Edifact представляет собой структуриро ванный язык описания различных видов коммерческой деятельности.

С помощью элементов и сегментов, стандартных информационных со общений можно составлять описание любого делового документа, форматировать его электронное отображение и передавать абоненту.

Полученное сообщение разворачивается в обычную форму и может быть распечатано в виде твердой копии документа. Использование этой схемы сокращает издержки обращения в торговле на 30%. В России в августе г. постановлением правительства (№ 540) принято решение о создании Центра эффективной торговли с использованием международных стандартов и средств связи. Ведущими организациями по распространению EDIFACT в России являются Центральный банк РФ, Государственный таможенный комитет, РАН, Ассоциация пользователей электронной передачи информации и многие другие.

Стандарт Х.400 позволяет передавать сообщения по телефону, телексу и другими средствами оргтехники. Заметим, что наблюдается тенденция замены аналоговых устройств цифровыми. Телефоны, телевизоры переводятся на цифровые стандарты.

Седьмой уровень, прикладной, управляет выполнением прикладной программы.

Каждый уровень решает свои задачи, и обеспечивает сервисом расположенный над ним уровень. Правила взаимодействия разных систем одного уровня называют протоколом, правила взаимодействия соседних уровней в одной системе - интерфейсом. Каждый протокол должен быть прозрачным для соседних уровней. Прозрачность - свойство передачи информации, закодированной любым способом, понятным взаимодействующим уровням.

В виду многоплатформенности сетевых ОС наблюдается тенденция стандартизации серверных платформ, обеспечивающих функции сетевых ОС.

Наиболее популярными являются Server Windows NT фирмы Microsoft, NetWare З.х и 4.х фирмы Novell. При этом использование версии З.х снижается. Из других распространенных сетевых ОС можно назвать VINES, LANServer.

Наиболее популярные платформы для управления сетями:

Net View на базе мэйнфреймов, HPOpenView, SunNetManager.

Сети делятся на общественные, частные и коммерческие. По ре комендациям ISO для физического уровня определены следующие классы общественных сетей:

до 1000 км - средней длины;

до 10000 км - длинные;

до 25000 км - самые длинные наземные;

до 80000 км - магистральные через спутник;

до 160000 км - магистральные международные через два спутника.

Локальные сети делятся на централизованные и одноранговые.

Централизованные используют файл-сервер. Рабочие станции не кон тактируют друг с другом. Число пользователей более десяти. В одноранговых сетях сетевое управление таково, что каждый узел может вы ступать и как рабочая станция, и как файл-сервер. Рабочие станции можно объединить и совместно использовать базы на файл-сервере. Такие сети недорогие, но число пользователей невелико. К наиболее распространенным локальным сетевым ОС относят Unix для создания средних и больших сетей - с сотнями пользователей, NetWare 3.11 для создания средних сетей - от до 100 пользователей в пределах одного здания, Vines для создания больших распределенных ЛВС, LAN Manager для средних и больших сетей с числом пользователей от 25 до 200 и др.

Заметим, что наблюдается тенденция ускорения передачи данных до гигабитовых скоростей. К тому же требуется передавать данные типа высококачественного звука, речи, изображений. Все это приводит к отмиранию таких "древних" локальных сетей, как Token Ring, ArcNet, не позволяющих использовать новые информационные технологии.

Падает престиж сетевой операционной системы LAN Manager. Операционная система Windows SERVER фирмы Microsoft вытесняет с рынка операционную систему Unix.

В последнее время большой популярностью стали пользоваться виртуальные локальные сети VLAN. Их отличие от обычных ЛВС за ключается в том, что они не имеют физических ограничений. Виртуальные ЛВС определяют, какие рабочие станции включаются в конкретные физические группы на основе протокольной адресации, что позволяет располагать их в любом месте сети.

Виртуальные сети предоставляют большие преимущества пользователям, но порождают ряд проблем, решениями которых заняты ведущие фирмы.

Объединение нескольких ЛВС на основе протоколов TCP/IP и HTTP в пределах одного или нескольких зданий одной корпорации получило название интрасети. На принципе интрасети формируются корпоративные сети, подсоединяемые к глобальным сетям. Особое распространение интрасети получили в сети Internet, обеспечивающей так называемую технологию intranet/internet.

На Западе бум проектирования вычислительных сетей пришелся на 80-е гг.

Однако противоречие между доступностью сети для множества пользователей и качеством функционирования потребовало решения ряда вопросов. Особенно эти вопросы обострились при подключении банковских ЭИС, работающих в реальном времени.

Всю сеть передачи данных можно разделить на несколько сетевых "островов", или функциональных классов, каждый из которых имеет собственные характеристики надежности и функционирования. Это личный офис, рабочая группа, учреждение (здание или группа зданий, район), удаленный офис, крупномасштабная сеть WAN (региональная или территориальная).

Разнообразные сетевые "острова" коррелируют с большинством крупных банковских, финансовых и других учреждений. Совместная работа этих "островов" должна быть незаметной для пользователя.

Особое внимание уделяется switch-технологии — одному из самых современных методов построения высокоскоростных сетей. Под switch технологией подразумевается коммутация пакетов данных с созданием виртуальных каналов (КВК). Среди высокоскоростных сетей можно назвать FDDI, Fast Ethernet (100-Basex), Switched Ethernet, ATM, Fibre Cannel.

FDDI и Fast Ethernet используются для построения сетей протяженностью до 200 км.

Switched Ethernet позволяет связывать коммутационные узлы (host-серверы) виртуальными каналами с гарантированной пропускной способностью, которая предоставляется "по требованию" вне зависимости от загрузки сети.

Построение подобных систем не требует модификации кабельной проводки, сетевых адаптеров и позволяет подключать серверы, рабочие станции.

Каждый switch-порт локальной сети поддерживает группу пользователей и обеспечивает скорость до 10Мбит/с.

Данные сети не обеспечивают протоколов TCP/IP, DecNet, IPX и т.д., что не позволяет объединять сети с разными стандартами.

Решением явилось появление АТМ-технологии, которая вскоре может стать всемирным стандартом для высокоскоростных телекоммуникаций, позволяющим как подключать отдельных пользователей, так и создавать глобальные высокоскоростные магистральные линии.

К современным сетям, передающим большие объемы видео-, аудио- и других видов информации, предъявляются следующие требования: большая пропускная способность (до 15 Мбит/с);

предсказуемость и малые задержки, так как видеоизображение резко ухудшается при задержках даже в несколько милисекунд;

масштабируемость передачи данных, иначе требуются скорости передачи до 100 Мбит/с.

Всем этим требованиям удовлетворяет АТМ-технология.

Технология Fibre Channel разработана комитетом ANSI X3T9.3. Она осуществляет пять скоростей передачи данных в диапазоне от 266 Мбит/с до 4 Гбит/с, что обеспечивает малую задержку ответа, надежное управление потоками информации, отсутствие потерь даже при перегрузках и обеспечивает переменный размер кадра. Кроме того, она работает на расстоянии до 10 км по оптоволоконным кабелям. Сегодня Fibre Channel представляет собой единственный гигабитовый стандарт.

Электронная почта Самой распространенной стала технология компьютерного способа пересылки и обработки информационных сообщений, позволяющая поддерживать оперативную связь между руководством рабочих групп, сотрудниками, учеными, деловыми людьми, бизнесменами и всеми желающими. Такая технология получила название электронной почты.

Электронная почта - специальный пакет программ для хранения и пересылки сообщений между пользователями ЭВМ. Посредством электронной почты реализуется служба безбумажных почтовых отношений. Она является системой сбора, регистрации, обработки и передачи любой информации (текстовых документов, изображений, цифровых данных, звукозаписи и т.д.) по сетям ЭВМ и выполняет такие функции, как редактирование документов перед передачей, их хранение в специальном банке, пересылка корреспонденции, проверка и исправление ошибок, возникающих при передаче, выдача подтверждения о получении корреспонденции адресатом, получение и хранение информации в собственном "почтовом ящике", просмотр полученной корреспонденции.

"Почтовый ящик" - специально организованный файл для хранения корреспонденции. Почтовый ящик состоит из двух корзин: отправления и получения. Любой пользователь может обратиться к корзине получения другого пользователя и сбросить туда информацию.

Но просмотреть ее он не может. Из корзины отправлений почтовый сервер забирает информацию для рассылки другим пользователям.

Каждый почтовый ящик имеет сетевой адрес. Для пересылки коррес понденции можно установить связь с почтовым ящиком адресата в режиме on-line. Например, в сети Sprinmail пользователь, зарегистрировавшись и получив определенный статус, по телефонным каналам может входить в ближайший к нему узел сети и сообщаться с нужными абонентами в режиме on-line. Этот способ неудобен, так как необходимо ждать, пока будет включена ЭВМ получателя.

Более распространенным методом является выделение отдельных компьютеров в качестве почтовых отделений. Они называются почтовыми серверами. При этом все компьютеры получателей подключены к ближайшему почтовому серверу, получающему, хранящему и пересылающему дальше по сети почтовые отправления, пока они не дойдут до адресата. Отправка адресату осуществляется по мере его выхода на связь с ближайшим почтовым сервером в режиме off-line. Примером может служить сеть Relcom. Пользователь передает сообщение вместе с адресом по телефонному каналу через модем на ближайший почтовый север в режиме on-line. Сообщение регистрируется, ставится в очередь и по первому свободному каналу передается на следующий почтовый сервер, пока адресат не заберет его в свой почтовый ящик.

Почтовые серверы реализуют следующие функции: обеспечение быстрой и качественной доставки информации, управление сеансом связи, проверку достоверности информации и корректировку ошибок, хранение информации "до востребования" и извещение пользователя о поступившей в его адрес корреспонденции, регистрацию и учет корреспонденции, проверку паролей при запросах корреспонденции, поддержку справочников с адресами пользователей.

Пересылка сообщений пользователю может выполняться в ин дивидуальном, групповом и общем режимах. При индивидуальном ре жиме адресатом является отдельный компьютер пользователя, и кор респонденция содержит его адрес. При групповом режиме корреспонденция рассылается одновременно группе адресатов. Эта группа может быть сформирована по-разному. Почтовые серверы имеют средства распознавания группы. Например, в качестве адреса может быть указано: "Получить всем, интересующимся данной темой" или указан список рассылки. В общем режиме корреспонденция отправляется всем пользователям - владельцам почтовых ящиков. Посредством двух последних режимов можно организовать телеконференцию, электронные доски объявлений. Во избежание перегрузки почтовых ящиков в почтовых серверах хранятся справочники адресов, содержащих фильтры для групповых и общих сообщений.

Электронная почта поддерживает текстовые процессоры для просмотра и редактирования корреспонденции, информационно-поисковые системы для определения адресата, средства поддержания списка рассылаемой информации, средства предоставления расширенных видов услуг: факс, телекс и т.д. Электронная почта была реализована на файл-серверах. В настоящее время появились Microsoft Exchange, Notes Release 4.0, GroupWise XTD фирмы Novell, обеспечивающие высококачественный интерфейс с электронной почтой при использовании технологии "клиент-сервер".

Последняя работает с платформами Macintosh, Unix, Windows NT, OS/2.

Электронная почта может быть организована в локальной сети внутри предприятия для обеспечения внутреннего обмена информацией. Например, е-mail фирмы Lotus Develompent (отделение IBM). Она служит для автоматизации внутриофисных операций. Ориентирована на платформы DOS, Windows, OS-2, Macintosh, Unix. Может обеспечивать межсистемный обмен с другими электронными почтами по глобальным сетям ЭВМ.

Например, ее: mail может быть подключена через любые каналы, включая спутниковые, посредством протоколов Х.25, Х.75 к MHS, Sprint, Relcom, MCI Mail, PROFS, AT&T, Easylink, ЗСомМаil, Soft Switch и другим сетям.

Заметим, что стандарт Х.400 универсален при передаче сообщений электронной почты, документов.

Если ранее применялись самостоятельные пакеты электронной почты, то сейчас наблюдается тенденция включения ее в интегрированные пакеты, например электронный офис фирмы Novell для Windows - Perfect Ofice 3.0.

Windows-95 поступила на отечественный рынок в августе 1995 г. Она сама и большинство ее приложений содержат встроенные коммуникационные возможности.

Отметим, что большинство глобальных сетей ЭВМ поддерживает электронную почту. В современных интегрированных пакетах используется объектно-ориентированная технология, а работа пользователя сводится к работе с меню. Почтовый ящик дополняется корзиной для мусора, куда пользователь может поместить ненужную корреспонденцию. Однако в случае необходимости он может оттуда ее забрать или окончательно выбросить.

Электронная почта применяется во всех деловых сферах, сокращая время организации сделок. Для расширения сферы услуг уже создана система взаимодействия электронной почты с сетями факсов и телексов. Например, система DEC fax Mail обеспечивает обмен факсимильными сообщениями по телефонной линии связи с такими системами электронной почты, как Digital, cc: Mail, MS Mail, Ms Word for Windows. Корпорация Symantec (штат Калифорния) выпустила программное обеспечение факс-сервера Win-Fax PRO 7.5, обеспечивающее передачу факсов по сети Internet. При этом достигается экономия пооплате услуг междугородней и международной телефонной связи.

Встроенная технология TalkWork позволяет передавать речевые сообщения.

Программа Fax-It-Back фирмы Ibex Tehnologies отвечает на телефонные звонки, зачитывает клиенту перечень возможных вариантов его действий и отправляет по факсу соответствующие документы, принимает текстовые файлы от "электронных секретарей" в форматах различных баз данных, что позволяет автоматически извлекать фамилии и номера телефонов клиентов для рассылки факсов по многим адресам. Работает на платформе Windows 95. Электронная почта проникает и на бытовой уровень, становясь средством общения соседей из одного дома, улицы, разных стран.

Распределенная обработка данных При использовании сетевых информационных технологий становится возможной реализация территориального распределения производства. Для администрации фирмы становится безразлично, где именно находится производство: в этом здании, за 100 м или за 10000 км. Появляются совсем другие проблемы, такие как межконтинентальное снабжение, поясное время и т.д., поскольку становится возможным планетарное распределение промышленного производства. Могут создаваться транснациональные компании, реализующие мировой товарный экспорт внутри фирмы. При этом метрополия, вложив 5-7 % от суммы оборота в экономику другой страны, получает возможность контролировать 50-60 % ее экономики. Объясняется это тем, что за счет вложения наукоемких технологий, страна-метрополия получает возможность оказывать влияние и даже осуществлять контроль за экономическим и политическим развитием другой страны. Например, 80 % всех международных кредитных операций совершают банки США.

Инвалютные резервы центральных банков западных стран на 75 % состоят из американских долларов, а 55 % расчетов по международной торговле реализуется американскими долларами, т. е. США расплачиваются вос производимыми ресурсами: информационными технологиями, научно техническими знаниями, долларами. Это становится возможным благодаря новейшим сетевым технологиям и развитию коммуникаций.

Одной из важнейших сетевых технологий является распределенная обработка данных. Персональные компьютеры стоят на рабочих местах, т.

е. на местах возникновения и использования информации. Они соединены каналами связи. Это дало возможность распределить их ресурсы по отдельным функциональным сферам деятельности и изменить технологию обработки данных в направлении децентрализации. Распределенная обработка данных позволила повысить эффективность удовлетворения изменяющейся информационной потребности информационного работника и, тем самым, обеспечить гибкость принимаемых им решений.

Преимущества распределенной обработки данных: большое число взаимодействующих пользователей, выполняющих функции сбора, регистрации, хранения, передачи и выдачи информации;

снятие пиковых нагрузок с централизованной базы путем распределения обработки и хранения локальных баз данных на разных ЭВМ;

обеспечение доступа информационному работнику к вычислительным ресурсам сети ЭВМ;

обеспечение симметричного обмена данными между удаленными пользователями.

Формализация концептуальной схемы данных повлекла за собой возможность классификации моделей представления данных на иерар хические, сетевые и реляционные. Это отразилось в понятии архитектуры систем управления базами данных и технологии обработки. Архитектура СУБД описывает ее функционирование как взаимодействие процессов двух типов: клиента и сервера.

Распределенная обработка и распределенная база данных - не синонимы.

Если при распределенной обработке производится работа с базой, то подразумевается, что представление данных, их содержательная обработка, работа с базой на логическом уровне выполняются на персональном компьютере клиента, а поддержание базы в актуальном состоянии - на файл сервере. В случае распределенной базы данных, она размещается на нескольких серверах. Работа с ней осуществляется на тех же персональных компьютерах или на других и для доступа к удаленным данным надо использовать сетевую СУБД.

В системе распределенной обработки клиент может послать запрос к собственной локальной базе или удаленной. Удаленный запрос - это единичный запрос к одному серверу. Несколько удаленных запросов к одному серверу объединяются в удаленную транзакцию. Если отдельные запросы транзакции обрабатываются различными серверами, то транзакция называется распределенной. При этом один запрос транзакции обрабатывается одним сервером. Распределенная СУБД позволяет обрабатывать один запрос несколькими серверами. Такой запрос называется распределенным. Только обработка распределенного запроса поддерживает концепцию распределенной базы данных.

Базы данных - это автоматизированные хранилища оперативно обновляемой информации. Если в 70-е гг. шла торговля "сырой" ин формацией, т. е. данными, то в наше время созданы автоматизированные аналитические комплексы, торгующие результатами анализа "сырой" информации. Такие базы называют "серой" нефтью (мозгом). Например, в США фирмы объединились в Ассоциацию информационной индустрии, что позволило обеспечить реализацию 80 % мировых информационных услуг.

Созданы базы данных по всем направлениям человеческой деятельности:

финансовой, экономической, научно-технической, электронной документации, кредитной, статистической, маркетинга, газетных сообщений, правительственных распоряжений, патентной информации, библиографической и т.д. При этом базы делятся на коммерческие и общественные.

Организация обработки данных зависит от способа распределения.

Существуют следующие методы распределения: централизованный, расчлененный, дублирования, смешанный.

Централизованный, или метод извлечения данных вручную, является самым простым для реализации способом (рис. 4). На одном сервере находится единственная копия базы данных. Все операции с базой данных обеспечиваются этим сервером. Доступ к данным выполняется с помощью удаленного запроса или удаленной транзакции. Достоинством такого способа является легкая поддержка базы данных в актуальном состоянии.

Недостатком является то, что размер базы ограничен размером внешней памяти;

все запросы направляются к единственному серверу с соответствующими затратами на стоимость связи и временную задержку.

Отсюда - ограничение на параллельную обработку. База может быть недоступной для удаленных пользователей при появлении ошибок связи и полностью выходит из строя при отказе центрального сервера.

При распределении данных на основе расчленения база данных размещается на нескольких серверах (рис. 5). Существование копий от дельных частей не допустимо. Достоинства: увеличивается объем базы данных;

большинство запросов удовлетворяется локальными базами, что сокращает время ответа;

увеличиваются доступность и надежность;

стоимость запросов на выборку и обновление снижается по сравнению с централизованным распределением;

если выйдет из строя один сервер, система останется частично работоспособной. Недостатки: часть удаленных запросов или транзакций могут потребовать доступ ко всем серверам, что увеличивает время ожидания и цену;

необходимо иметь сведения о размещении данных в БД. Однако доступность и надежность увеличиваются.

Расчлененные базы данных наиболее подходят к случаю совместного использования локальных и глобальных сетей ЭВМ.

При использовании метода дублирования (рис. 6) в каждом сервере сети ЭВМ размещается полная база данных. Этот метод дает наиболее надежный способ хранения данных. Недостатки: повышенные требования к объему внешней памяти;

усложнение корректировки баз, так как требуется синхронизация с целью согласования копий. Достоинства: все запросы выполняются локально, что обеспечивает быстрый доступ. Этот метод используется, когда фактор надежности является критическим, база небольшой, а интенсивность обновления невелика.

В методе смешанного распределения объединены два способа распределения данных: дублирование и расчленение (рис. 7).При этом приобретены как преимущества, так и недостатки обоих способов. Появилась необходимость хранить информацию о том, где находятся данные в сети.

Главное преимущество - гибкость этой системы, так как можно установить компромисс между объемом памяти под базу в целом и под базу в каждом сервере, чтобы обеспечить надежность и эффективность работы. В этой стратегии легко реализуется параллельная обработка, т.е. обслуживание распределенного запроса или транзакции. Недостатки: остается проблема взаимозависимости факторов, влияющих на производительность системы, ее надежность, повышаются требования к памяти. Смешанную стратегию используют при наличии сетевой СУБД, которая обеспечивает реализацию распределенной базы данных. Первые три метода поддерживают распределенную обработку данных.

В базах данных коллективного пользования центральным технологическим звеном становятся серверы баз данных. Программные средства серверов баз данных обеспечивают реализацию многопользовательских систем, централизованное хранение, поиск и обработку, целостность и безопасность данных. Производительность серверов баз данных на порядок выше производительности файл-серверов. В отличие от файл-сервера сервер базы данных содержит и базу и систему управления данными.

Сетевые СУБД, основанные на файл-сервере, в настоящее время недостаточны мощные. В нагруженной сети неизбежно падает производительность, нарушается безопасность и целостность данных.

Проблема производительности возникла потому, что файл-серверы принцип «все или ничего». Полные копиибазы данных перемещаются взад-вперед по сети. Проблемы с безопасностью, целостностью возникли из-за того, что с самого начала файл-серверы не сконструированы с учетом целостности данных и их восстановления в случае аварии.

Технология "клиент-сервер", заменившая технологию "файл-сервер", является более мощной, так как позволила совместить достоинства однопользовательских систем (высокий уровень диалоговой поддержки, дружественный интерфейс, низкая цена) с достоинствами более крупных компьютерных систем (поддержка целостности, защита данных, многозадачность). Она за счет распределения обработки сообщения между многими ПК повышает производительность, позволяет пользователям электронной почты распределять работу над документами, обеспечивает доступ к более совершенным доскам объявлений и конференциям.

В классическом понимании СУБД представляет собой набор программ, позволяющих создавать и поддерживать базу данных в актуальном состоянии. С функциональной точки зрения СУБД состоит из трех частей:

ядра базы данных, языка и инструментальных средств программирования.

Инструментальные средства программирования относятся к интерфейсу клиента, или внешнему интерфейсу. Они могут включать процессор обработки данных на языке запросов. Наиболее употребительными языками являются SQL и QBE. Язык - это совокупность процедурных и непроцедурных команд, поддерживаемых СУБД. В последнее время наблюдается тенденция применения объектно-ориентированных языков (Visual Objects — VO) для разработки приложений с использованием СУБД.

Например, такие известные СУБД, как FoxPro, Clipper, Dbase, расширены визуальными редакторами.

Ядро выполняет все остальные функции, которые включены в понятие "обработка базы данных". Термины "ядро", "сервер базы данных ", "внутренний интерфейс " - синонимы.

Основная идея технологии "клиент-сервер" заключается в том, чтобы расположить серверы на мощных машинах, а приложения клиентов, использующих язык инструментальных средств, - на менее мощных машинах. Тем самым будут задействованы ресурсы более мощного сервера и менее мощных машин клиентов. Ввод-вывод к базе основан не на физическом дроблении данных, а на логическом, т. е. Клиентам отправляется не полная копия базы, а сервер посылает только логически необходимые порции, тем самым сокращая трафик сети. Трафик сети - это поток сообщений сети. В технологии "клиент-сервер" программы клиента и его запросы хранятся отдельно от СУБД. Сервер обрабатывает запросы клиентов, выбирает необходимые данные из базы данных, посылает их клиентам по сети, производит обновление информации, обеспечивает целостность и сохранность данных.

Рассмотрим основные виды технологии распределенной обработки данных:

1. Технология "клиент-сервер", ориентированная на автономный компьютер, т.е. и клиент, и сервер размещены на одной ЭВМ. По функциональным возможностям такая система аналогична централизованной СУБД. Ни распределенная обработка, ни распределенная СУБД не поддерживаются;

2. Технология "клиент-сервер", ориентированная на централизованное распределение. Клиент получает доступ к данным одиночного удаленного сервера. Данные могут только считываться. Динамический доступ к данным реализуется посредством удаленных транзакций и запросов. Их число должно быть невелико, чтобы не снизилась производительность системы;

3. Технология "клиент-сервер", ориентированная на локальную вычислительную сеть. Единственный сервер обеспечивает доступ к базе.

Клиент формирует процесс, отвечающий за содержательную обработку данных, их представление и логический доступ к базе. Доступ к базе данных замедлен, так как клиент и сервер связаны через локальную сеть;

4. Технология "клиент-сервер", ориентированная на изменения данных в одном месте. Реализуется обработка распределенной транзакции. Удаленные серверы не связаны между собой сетью ЭВМ, т.е. отсутствует сервер координатор. Клиент может изменять данные только в своей локальной базе.

Возникает опасность "смертельных объятий", т. е. ситуация, когда задача А ждет записи, заблокированные задачей В, а задача В ждет записи, заблокированные задачей А. Поэтому распределенная СУБД должна иметь средство контроля совпадений противоречивых запросов. Распределение данных реализует метод расчленения;

5. Технология "клиент-сервер", ориентированная на изменение данных в нескольких местах. В отличие от предыдущей технологии здесь имеется сервер-координатор, поддерживающий протокол передачи данных между различными серверами. Возможна обработка распределенных транзакций в разных удаленных серверах. Это создает предпосылки разработки распределенной СУБД. Реализуется стратегия смешанного распределения путем передачи копий с помощью сетевой СУБД;

6. Технология "клиент-сервер", ориентированная на сетевую СУБД.

Обеспечивает стратегию расчленения и дублирования. Позволяет получить более быстрый доступ к данным. Распределенная СУБД обеспечивает независимость клиента от места размещения сервера, глобальную оптимизацию, распределенный контроль целостности базы, распределенное административное управление.

Во всех технологиях существуют два способа связи прикладных программ клиента и сервера баз данных: прямой и непрямой.

При прямом соединении прикладная программа клиента связывается непосредственно с сервером базы данных, а при непрямом - доступ к удаленному серверу обеспечивается средствами локальной базы. Возможно объединение обоих способов.

Использование технологии "клиент- сервер" позволяет перенести часть работы с сервера баз данных на ЭВМ клиента, оснащенную ин струментальными средствами для выполнения его профессиональных обязанностей. Тем самым данная технология позволяет независимо на ращивать возможности сервера баз данных и инструментальные средства клиента. Недостаток технологии "клиент-сервер" заключается в повышении требований к производительности ЭВМ-сервера, в усложнении управления вычислительной сетью, кроме того, при отсутствии сетевой СУБД трудно организовать распределенную обработку.

Под платформой сервера баз данных понимают возможности операционной системы компьютера и сетевой операционной системы (ОС). Каждый сервер баз данных может работать на определенном типе компьютера и сетевой ОС.

ОС серверов - это DOS версии выше 5.0, Xenix, Unix, Windows NT, OS/2 и др.

В настоящее время наиболее употребительными являются около десяти серверов. Наиболее популярными из них являются Microsoft SQL-server 6.5, Sqlbase-server, Oracle-server и др. По экспертным оценкам серверам баз данных принадлежит будущее.

Серверы баз данных рассчитаны на поддержку большого числа различных типов приложений. Для реализации интерфейса с сервером базы данных можно использовать объектно-ориентированные средства, электронные таблицы, текстовые процессоры, графические пакеты, настольные издательства и другие информационные технологии.

Рост объемов распределенных объектов выявил следующие проблемы их использования:

управление распределенными системами очень сложно, и инструментов для него катастрофически не хватает;

сложные распределенные решения обходятся дороже, чем планировалось;

производительность многих приложений в распределенных системах недостаточна;

усложнилось решение проблем безопасности данных.

Решением этих проблем становится возврат к централизованной обработке на базе больших ЭВМ, так называемых мэйнфреймов третьего поколения.

Новое семейство CMOS-мэйнфреймов IBM S/390 Parallel Enterprise Server Generation 3 с воздушным охлаждением конкурентно по цене и производительности Unix/RISC-серверам. Оперативная память мэйнфреймов от 512 Мбайтов до 8 Гбайт. Они имеют от 3 до 25 каналов. Внутреннее дисковое устройство может иметь суммарную емкость от 18 до 288 Гбайт.

Операционная система OS/390 версия 2 поддерживает реляционную СУБД ДВ2, систему обеспечения транзакций CICS и серверы безопасности, отвечающие стандартам DCE Security Server OSF 1.1 и RACF V2R2.

Посредством Web-сервера можно подключаться к сети Internet и вести коммерческую деятельность. OS/390 имеет средства работы с Java приложениями.

Компания Oracle совместно с Hewlett-Packard и ЕМС предложила другое решение. Для хранения данных предназначены направляемые дисковые подсистемы Integrated Cached Disk Array EMC Symmetrix 3500, работающие под управлением операционной системы HP-UX 100. Суммарная информационная емкость таких систем от 500 Гбайт до 1 Тбайт.

Такие системы являются основой для создания информационных хранилищ.

Гипертекст Сетевые технологии устраняют барьеры, ограничивающие наш разум, примером этому могут служить две авторские технологии: гипертекст и мультимедиа.



Pages:   || 2 |
 




 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.