Основные теоретические сведения по курсу

«Информационные технологии в экономике»

 

Предмет информационных технологий. Понятие информации

 

За всю историю своего развития промышленное производство пережило две кардинальных перестройки. Первая – механизация – замена труда человека машинным трудом в рабочих операциях – началась в XVII веке с появлением вододействующих и паровых двигателей и в целом завершилась к середине XX века. Вторая – автоматизация – замена труда человека машинным трудом в операциях управления – продолжается до настоящего времени. Устройством, заменившим или облегчившим ручной труд в операциях управления как техническими объектами, так и экономическими, социальными, живыми системами, в большинстве случаев стал компьютер – устройство для обработки информации (лат. compute – считать). Применение информационных технологий на всех уровнях управления производством называется информатизацией и является одним из этапов автоматизации.

Предметом информационных технологий является информация. Информация – одно из первичных понятий окружающего мира, поэтому точного определения не имеет. Однако в технических науках информацию определяют как результат моделирования реального мира или его исследуемой части. То есть информация – это описание чего-либо или реально существующего, или представимого, т.е. проекты, фантастика также являются информацией. Изучением информации занимается инженерная дисциплина «Теория информации и кодирования».

Информация обладает следующими свойствами: нематериальностью, проявимостью в виде материальных носителей (знаков, функций времени), распознаваемостью и новизной. Для существования информации не нужны материальные носители, однако храниться и передаваться информация может только с их помощью. Примерами материальных носителей являются наскальные рисунки, книги, магнитные и оптические диски («винчестеры», СD-, DVD-диски), электронные микросхемы памяти (flash). Сведения, не понятые получателем, например представленные на незнакомом языке, также информацией не являются, так как получатель не способен сопоставить их с реальными объектами или их отношениями. Если сведения, передаваемые получателю, новы для него, т.е. получатель, принимая их, уменьшает свое незнание об окружающем мире, то они являются информацией, если же принимаемые сведения являются уже известными получателю фактами, то их принято называть данными, по аналогии с задачами из любых дисциплин: исходные сведения называются исходными данными, а искомый, пока ещё не известный результат будет являться информацией.

Со степенью новизны для получателя связаны единицы измерения информации. Базовой единицей измерения информации является бит – один двоичный разряд. Получаемое количество информации в битах можно оценить по следующему соотношению

,	(1.1.1)

где N – число возможных равновероятных исходов. Например, узнав результат бросания монеты, имеющий два возможных исхода, получатель получает один бит информации. Угадать результат бросания одновременно двух монет, в котором четыре возможных исхода, сложнее в два раза, поэтому и количество получаемой информации будет вдвое больше – 2 бита. Производными от бита единицами изменения информации являются

1 Байт = 8 бит
1 КБайт = 1024 Байт
1 MБайт = 1024 КБайт = 1024^2Байт
1 ГБайт = 1024 МБайт = 1024^2 КБайт=1024^3 Байт

 

Базовыми операциями над информацией (данными) являются хранение, передача, обработка.

Технология – набор методов обработки, преобразования, изменения состояния. Информационные технологии (IT-information technologies) – технологии переработки информации, т.е. получения из данных информации.

История развития IT-сферы. Технические

Средства информатизации

 

Исторически сфера информационных технологий (создание новой информации) развивалась следующим образом: в 1880 году в сфере IT работало 5 % населения и создавалось примерно 5 % ВВП, в 1946 году – 25 %, в 1980 году – 45 %, в 2010 году – 55 %. К работникам сферы IT относятся все инженерные и экономические специальности, все уровни управления обществом, образовательная деятельность. Часть человеческого общества, не относящаяся к IT-сфере, создаёт материальные ценности либо работает в сфере услуг. Приведённые статистические данные являются усредненными по всему населению Земли и могут существенно отличаться в разных странах. Момент, когда ВВП поровну формировался из материальных и информационных ресурсов, принято называть информационной революцией.

Развитие информационных технологий невозможно без устройств автоматической обработки информации – компьютеров. В настоящее время подавляющая часть аппаратуры является электронной, т.е. использует для хранения, передачи и обработки информации электрические сигналы, электромагнитные волны и пучки света. Исторически электрические и электронные устройства для обработки и передачи информации появлялись в следующем порядке:

- 1875 г. – изобретение телефона – устройства для передачи речевой информации на большие расстояния по проводным каналам связи;

- 1895 г. – изобретение радио – передача информации стала возможна по беспроводным каналам связи с помощью электромагнитных волн;

- 1922 г. – изобретение иконоскопа сделало возможным создание телевидения – передачи видеозвуковой информации на большие расстояния. Иконоскоп – прообраз электронно-лучевой трубки – мог работать и для приёма информации, как видеокамера, и для передачи – как электронно-лучевая трубка;

- 30.06.1945 г. – Джоном фон Нейманом были опубликованы основные принципы работы ЭВМ. Первый принцип - двоичная система обработки информации, второй – принцип хранимой программы (принцип программного управления). Двоичная система счисления, работающая всего лишь с двумя цифрами - 0 и 1, оказалась наиболее удобна как с точки зрения помехозащищённости электронных устройств, так как электрические уровни этих цифр оказались максимально разнесены друг от друга, так и с точки зрения стоимости и принципа действия электронных приборов, ввиду того что значения 0 и 1 сопоставили самым устойчивым состояниям – «выключено» и «включено» соответственно. Принцип хранимой программы, записанной заранее в память ЭВМ, является основным отличием ЭВМ от других счётных устройств, например, калькулятора, и позволяет существенно уменьшить время решения задач за счёт многократного запуска одной и той же программы с различными исходными данными. Принцип хранимой программы можно распространить на ввод исходных данных и вывод результатов: исходные данные могут быть заранее представлены в виде файла или получены с разнообразных устройств ввода информации, вывод результатов также возможен в файл или на одно из устройств вывода. Принципы фон Неймана не устарели до настоящего времени, используются и будут использоваться в обозримом будущем в персональных и офисных ЭВМ. Архитектура (устройство) таких машин является классической и называется фон-неймановской;

- 1956 г. – появление вычислительных компьютерных сетей. Вычислительная сеть – способ объединения нескольких компьютеров для наращивания вычислительных ресурсов с целью ускорения решения прикладных задач. Исторически сети связи (телефон, телеграф, телекс, радио и телевидение) развивались независимо от чисто компьютерных (вычислительных) сетей. С середины 1990 годов сети связи и вычислительные сети интегрируются в единые инфотелекоммуникационные системы и сети, способные передавать любой тип информации: изображение, данные, звук и т.д.;

- 1979 г. – создание персонального компьютера (ПК, PC). До конца 1970-х годов компьютеры были малочисленными, энергоёмкими, дорогостоящими, имели значительные габаритные размеры и принадлежали в основном крупным организациям и государственным структурам, для их обслуживания требовался штат квалифицированных специалистов. Персональный компьютер изначально разрабатывался как доступный и по цене, и по простоте освоения для всех слоёв населения вне зависимости от уровня доходов и образования, поэтому самыми удачными определениями ПК являются следующие: 1) ПК – компьютер, цена которого не превышает $1000 (Указанная сумма актуальна для всего периода с 1979 года по настоящее время); 2) ПК – ЭВМ, предназначенная для широкого круга пользователей, не разбирающихся в вычислительной технике. Доступности работы с персональным компьютером способствовали появление операционных систем (ОС) PC DOS (1979 г., с 1981 г. – MS DOS), а позднее и линейки ОС Windows. Таким образом, массогабаритные характеристики персонального компьютера не являются определяющими это понятие, т.е. персональным является и настольный компьютер (Laptop), и мобильный (так называемый notebook), и планшетный, и даже коммуникатор.

Для выполнения базовых операций над информацией необходим ограниченный набор электронных устройств, совокупность которых необходима и достаточна для создания ЭВМ. Это так называемые устройства ядра вычислительной системы: процессор, основная память (оперативная и BIOS) и системная шина. Все остальные устройства ЭВМ не являются необходимыми, поэтому получили название внешних, или периферийных. Для персонального компьютера как дружественного пользователю устройства функциональные возможности, в том числе возможности общения с человеком, определяют именно периферийные устройства. Стоимость общепринятого набора периферийных устройств современного ПК составляет от 50 до 80 % его стоимости. К периферийным устройствам относят устройства связи с внешней средой и внешнюю память.

Все технические средства информационных технологий (аппаратуру) функционально делят на 4 класса устройств:

1. Вычислители, или процессоры. Выполняют математические расчёты и управляют передачей информации между всеми модулями ЭВМ. Однако даже при настоящем высоком уровне производительности процессоров следует отметить отсутствие у них каких-либо интеллектуальных способностей: процессор умеет выполнять только некоторое количество простейших операций, а все результаты его работы определяется последовательностью таких операций, называемой программой. Программы способен писать только человек, поэтому все интеллектуальные возможности в современный ПК заложены человеком; лишённый программ процессор справедливо называют «камнем» (во-первых, создан из кремния, во-вторых – сопоставимый с камнем по интеллекту), а всю аппаратную часть ЭВМ – «железом». Основная характеристика процессора – производительность – количество операций, выполняемых в единицу времени. Операции с целыми числами менее трудоёмкие, чем операции с дробными числами, поэтому производительность одного процессора может измеряться в разных единицах измерения – IPS (Integer per Second – целочисленных операций в секунду) или FLOPS (Floating points per second – операций с плавающей точкой (с дробными числами) в секунду).

2. Устройства памяти, или накопители информации. Виды, устройство, характеристики и принцип действия накопителей рассматриваются в дисциплине «Информатика». Главный параметр любого накопителя – ёмкость. Она измеряется в байтах или их производных, характеризует способность накопителя хранить определённое количество информации.

3. Средства связи. Основной параметр средств связи – скорость передачи информации. Она измеряется в битах в секунду или байтах в секунду, характеризует способность устройства безошибочно или с заданной минимальной вероятностью ошибки получать или передавать некоторое количество информации в единицу времени. По расстоянию, на которое передаётся информация, средства связи можно разделить на три группы:

- системные шины – имеют длину порядка 10 см, не выходят за пределы системного блока, обладают наивысшей пропускной способностью (скоростью передачи информации). Примеры – процессорная шина FSB, системные шины AGP, PCI-Express;

- внешние интерфейсы – имеют длину до 10м, соединяют системный блок с внешними устройствами, вынесенными за его пределы: принтером, модемом, flash-памятью. Управляющим узлом в этих интерфейсах является единственной и необходимый управляющий компьютер (Master), внешние устройства выступают в роли подчинённых (Slave). Примеры внешних интерфейсов – USB (универсальный), SATA (для накопителей), DVI (для монитора), RS-232 (или COM-порт – для технологического оборудования);

- компьютерные сети – имеют геометрический размер от 10 м до 10000 км, соединяют несколько компьютеров, являющихся самостоятельными равноправными устройствами. Примеры сетевых технологий – EtherNet, Wi-Fi, WWW.

4. Устройства ввода и вывода информации. Виды, устройство, характеристики и принцип действия данных периферийных устройств рассматриваются в дисциплине «Информатика».