Тема : «технические средства реализации информационных процессов».

ЛЕКЦИЯ №2

ТЕМА: «ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА РЕАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ».

План

Обработка, хранение и защита информации.

Периферийные устройства.

Инструментарий информационных технологий.

Телекоммуникации и компьютерные сети.

 

Периферийные устройства.

В компьютерной терминологии термин «периферия» объединяет собой все устройства ПК, кроме процессора и оперативной памяти. Есть и другие термины для этих устройств, например, «устройства ввода-вывода данных», «дополнительные устройства» и др.

 

Рис.1 - Монитор, клавиатура, мышь, принтер, веб-камера, флешка, скайп

 

Периферийные устройства персонального компьютера – это:

- клавиатура,

- манипулятор «мышь»,

- монитор,

- принтер,

- жесткий диск,

- привод CD-/DVD- дисков,

- модем,

- сетевая карта (для подключения к сети Интернет),

- видеокамера,

- сканер и т.п.

Несмотря на великое многообразие периферийных устройств ПК, все они взаимодействуют с процессором и оперативной памятью примерно одинаковым образом, о чем будет сказано далее.

Периферийные устройства персонального компьютера бывают

- внутренние;

- внешние.

Внутренние устройства устанавливаются внутрь ПК (внутрь системного блока).

Примеры внутренних периферийных устройств персонального компьютера – это

- жесткие диски,

- встроенный привод CD-/DVD- дисков и т.п.

Внешние устройства подключаются к портам ввода-вывода, при этом за взаимодействие этих устройств внутри ПК отвечают порты ввода-вывода.

Примеры внешних периферийных устройств персонального компьютера – это

- принтеры,

- сканеры,

- внешние (подключаемые извне ПК) приводы CD-/DVD- дисков,

- камеры,

- манипулятор «мышь»,

- клавиатура

- и т.п.

Каждое внутреннее устройство имеет контроллер (от английского слова controller – устройство управления). Для внешних устройств эту функцию выполняет контроллер порта, к которому это устройство подключено. Этот контроллер порта ввода-вывода автоматически перестраивается в режим работы с внешним устройством, подключаемым к этому порту. Об этом была написана статья «Разъемы ПК: часть 2».

Во всем остальном внутренние и внешние периферийные устройства персонального компьютера работают по одним и тем же принципам.

Контроллер периферийного устройства (и контроллер порта ввода-вывода) подключается к общей шине ПК. Соответственно, получается, что все периферийные устройства персонального компьютера подключены к общей шине компьютера через контроллеры. И к этой же общей шине подключаются процессор и оперативная память ПК.

Контроллер осуществляет постоянное взаимодействие с процессором и оперативной памятью ПК через общую шину ПК. Контроллер отвечает за получение информации от процессора и из оперативной памяти, и за передачу данных процессору или в оперативную память.

Данная схема связи с периферийным устройством позволяет быстродействующему процессору работать, не замедляя работы из-за относительной по сравнению с процессором медлительности периферийных устройств персонального компьютера. Контроллер периферийного устройства работает со скоростью процессора, не замедляя его работу. А задержки приема-передачи информации от периферийного устройства к процессору и наоборот компенсирует контроллер устройства, беря на себя соответствующие функции «притормаживания» приема-передачи данных.

Такой подход позволяет согласовать между собой высокопроизводительные устройства (процессор и память) с относительно медленными периферийными устройствами персонального компьютера.

Быстродействующие периферийные устройства, например, жесткие диски, могут работать с оперативной памятью в режиме прямого доступа. Это означает, что контроллеры этих устройств могут записывать/считывать данные из ячеек оперативной памяти, минуя обработку этих данных процессором. Подобный режим позволяет не перегружать процессор.

Некоторые периферийные устройства персонального компьютера могут иметь и собственную оперативную память, а также собственный специализированный процессор для автономной обработки данных. Это позволяет еще больше разгружать основной процессор и основную оперативную память. К таким устройствам относится, например, видеокарта, которая осуществляет вывод информации на экран монитора.

Некоторые видеокарты, например, игровые, которые предназначены для воспроизведения на экране монитора трехмерных картинок с быстро меняющимся пейзажем, кроме всего прочего могут иметь в своем составе специальный процессор, ускоряющий обработку данных.

Требования к конфигурации игровых компьютеров значительно выше, чем к офисным ПК, так как периферийные устройства игрового ПК должны «помогать» основному процессору компьютера в воспроизведении игровых ситуаций, строящихся на сложной трехмерной графике, разнообразном движении, звуковом сопровождении и т.п.

Благодаря периферийным устройствам компьютер становится доступным для работы пользователей. С появлением «дружественных» пользователям периферийных устройств компьютеры стали незаменимыми помощниками людей.

Внешние (периферийные) устройства персонального компьютера составляют важнейшую часть любого вычислительного комплекса. Стоимость внешних устройств в среднем составляет около 80-85% стоимости нашего комплекса. Внешние устройства обеспечивают взаимодействие компьютера с окружающей средой — пользователями, объектами управления и другими компьютерами.

Внешние устройства подключаются к компьютеру через специальные разъемы-порты ввода-вывода. Порты ввода-вывода бывают следующих типов:

- параллельные (обозначаемые LPT1 — LPT4) — обычно используются для подключения принтеров;

- последовательные (обозначаемые СОМ1 — COM4) — обычно к ним подключаются мышь, модем и другие устройства.

К внешним устройствам относятся:

- устройства ввода информации;

- устройства вывода информации;

- диалоговые средства пользователя;

- средства связи и телекоммуникации.

К устройствам ввода информации относятся:

- клавиатура — устройство для ручного ввода в компьютер числовой, текстовой и управляющей информации;

- графические планшеты (дигитайзеры) — для ручного ввода графической информации, изображений путем перемещения по планшету специального указателя (пера); при перемещении пера автоматически выполняется считывание координат его местоположения и ввод этих координат в компьютер;

- сканеры (читающие автоматы) — для автоматического считывания с бумажных носителей и ввода в компьютер машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей;

- устройства указания (графические манипуляторы) — для ввода графической информации на экран монитора путем управления движением курсора по экрану с последующим кодированием координат курсора и вводом их в компьютер (джойстик, мышь, трекбол, световое перо);

- сенсорные экраны — для ввода отдельных элементов изображения, программ или команд с полиэкрана дисплея в компьютер).

К устройствам вывода информации относятся:

- графопостроители (плоттеры) — для вывода графической информации на бумажный носитель;

- принтеры — печатающие устройства для вывода информации на бумажный носитель.

Основные виды принтеров:

- матричные — изображение формируется из точек, печать которых осуществляются тонкими иглами, ударяющими бумагу через красящую ленту. Знаки в строке печатаются последовательно. Количество иголок в печатающей головке определяет качество печати. Недорогие в принтеры имеют 9 иголок. Более совершенные матричные принтеры имеют 18 и 24 иглы;

- струйные — в печатающей головке имеются тонкие трубочки — сопла, через которые на бумагу выбрасываются мельчайшие капельки чернил. Матрица печатающей головки обычно содержит от 12 до 64 сопел. В настоящее время струйные принтеры обеспечивают разрешающую способность до 50 точек на миллиметр и скорость печати до 500 знаков в секунду при отличном качестве печати, приближающемся к качеству лазерной печати. Струйные принтеры выполняют и цветную печать, но разрешающая способность при этом уменьшается примерно вдвое;

- лазерные — применяется электрографический способ формирования изображений. Лазер служит для создания сверхтонкого светового луча, вычерчивающего на Поверхности предварительно заряженного светочувствительного барабана контуры невидимого точечного электронного изображения. После проявления электронного Воображения порошком красителя (тонера), налипающей на разряженные участки, выполняется печать — перенoc тонера с барабана на бумагу и закрепление изображения на бумаге разогревом тонера до его расплавления. Лазерные принтеры обеспечивают наиболее высококачественную печать с высоким быстродействием. Широко используются цветные лазерные принтеры.

К диалоговым средствам пользователя относятся:

- видеотерминалы (мониторы) — устройства для отображения вводимой и выводимой информации. Видеотерминал состоит из видеомонитора (дисплея) и видеоконтроллера (видеоадаптера). Видеоконтроллеры входят в состав системного блока компьютера (находятся на видеокарте, устанавливаемой в разъем материнской платы). Видеомониторы относятся к внешним устройствам компьютера. Основной характеристикой монитора является разрешающая способность, которая определяется максимальным количеством точек, размещающихся по горизонтали и по вертикали на экране монитора. Современные мониторы имеют стандартные значения разрешающей способности от 640 X 480 до 1600 х 1200, но реально могут быть и другие значения. Могут использоваться как цветные, так и монохромные мониторы;

- устройства речевого ввода-вывода информации. К ним относятся различные микрофонные акустические системы, а также различные синтезаторы звука, выполняющие преобразование цифровых кодов в буквы и слова, воспроизводимые через динамики или звуковые колонки, подсоединенные к компьютеру.

Средства связи и телекоммуникации используются для подключения компьютера к каналам связи, другим компьютерам и компьютерным сетям. К этой группе прежде всего относятся сетевые адаптеры. В качестве сетевого адаптера чаще всего используются модемы (модулятор-демодулятор).

Многие из названных выше устройств относятся к условно выделенной группе — средствам мультимедиа.

Средства мультимедиа — это комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих человеку общаться компьютером, используя самые разные естественные для себя среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и др. К средствам мультимедиа относятся:

- устройства речевого ввода и вывода информации;

- микрофоны и видеокамеры, акустические и видеовоспроизводящие системы с усилителями, звуковыми колонками, большими видеоэкранами;

- звуковые и видео платы, платы видео захвата, снимающие изображение с видеомагнитофона или видеокамеры и вводящие его в компьютер;

- сканеры;

- вешние запоминающие устройства большой емкости на оптических дисках, часто используемые для записи звуковой и видеоинформации.

Графические редакторы.

Программы для создания и обработки графических объектов, таких как рисунки, чертежи, иллюстрации, а также объемных объектов относят к графическим редакторам. Здесь выделяют растровые редакторы, векторные редакторы и редакторы трехмерной графики (3D-редакторы).

Растровые редакторы основаны на битовом методе передачи изображений. Битовый (растровый) метод передачи и воспроизведения графических данных использует для создания изображения отдельные точки (пиксели) экрана монитора. Растровые редакторы применяют для работы с графическими изображениями, имеющими много полутонов, информация о цвете элементов изображения которых важнее, чем информация об их форме. Такие редакторы в основном используются для обработки готовых изображений, так как имеют ограниченные возможности по созданию новых 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. Примером растрового редактора служат программы Adobe Photoshop, GIMP.

Векторные редакторы построены на векторном методе кодирования информации. Векторный метод описания графических данных оперирует уже готовым набором линий – дуг, отрезков, окружностей, прямоугольников и т.д. Метод эффективен для чертежно-графических работ, в которых форма линий играет значительно большую роль, чем информация об отдельных составляющих ее точках. Векторный метод позволяет выполнять сложные графические изображения и осуществлять различные операции с ними. Векторное представление графической информации компактнее, чем растровое, но требует для работы большей компьютерной производительности, так как построение изображения сопровождается математическим пересчетом параметров кривых. Метод эффективно сочетается со всевозможными надписями и текстовыми сопровождениями, используется при разработке символики товарных знаков, опознавательных знаков. Такие редакторы позволяют в мельчайших подробностях создавать и редактировать изображения, однако не используются для обработки готовых рисунков. К векторным редакторам относятся Adobe Illustrator, Corel Draw, Macromedia Free Hand, InkScape.

Редакторы трехмерной графики используются для создания и работы с трехмерными объемными графическими объектами. Позволяют управлять взаимодействием поверхностей и источников света, создавать трехмерную анимацию. В такие редакторы встроено большое количество заготовок-примитивов, из которых можно собирать модели, кольца, кубы, сферы, цилиндры. Редакторы трехмерной графики включают средства 3D-моделирования, анимации, обработки видео, набор опций для создания интерактивных игр, визуальные 3D-эффекты. К редакторам трехмерной графики относятся 3ds Max, Blender for Windows. Мощным профессиональным пакетом трехмерных редакторов является пакет программ Мауа, который используется ведущими киностудиями мира для создания спецэффектов.

Настольные издательские системы предназначены для компьютерной издательской деятельности. От текстовых процессоров настольные издательские системы отличаются наличием расширенных средств управления размещением текста и графических объектов на страницах издания. Обеспечивают форматирование и редактирование многостраничных текстов, создание заголовков, имеют широкие возможности верстки изданий, монтирование графики, подготовку многостраничных публикаций. Примеры программ: Adobe InDesign, QuarkXPress, Corel Ventura.

Веб-редакторы предназначены для создания, редактирования, получения и просмотра веб-документов – электронных документов для представления в сети Интернет. Обозреватели (браузеры) – программы для работы в Интернете и просмотра содержащейся в сети информации. Для создания веб-документов можно использовать текстовые процессоры, однако веб-редакторы имеют расширенные возможности. Обозреватели позволяют просматривать не только текстовую и графическую информацию, но и воспроизводить музыку, прослушивать радиопередачи, проводить видеоконференции и др.

Системы автоматизированного проектирования (САПР). Пакеты прикладных программ этого класса – неотъемлемая часть автоматизированного рабочего места конструкторов, технологов и разработчиков, занимающихся разработкой чертежей, схем, моделированием и конструированием. Особенность этих программных продуктов – высокие требования к технической части обработки данных, наличие библиотек встроенных функций, объектов и интерфейсов. Пример – пакет программ AutoCAD.

Электронные таблицы.

Основное назначение электронных таблиц – обработка таблично-организованной информации (данных, представленных в виде таблиц – строк и столбцов чисел), проведение расчетов на ее основе и обеспечение визуального представления хранимых данных и результатов их обработки в виде графиков, диаграмм и т.п. Структурирование информации начинается непосредственно на этапе ввода данных: они привязываются к структурным элементам таблиц – ячейкам.

Кроме того, электронная таблица – средство моделирования различных ситуаций, так как при изменении данных происходит мгновенный их пересчет, что позволяет анализировать и прогнозировать развитие событий, связанных с изменением расчетных данных.

К программам ведения электронных таблиц относятся Microsoft Office Excel, Lotus-1-2-3, StarCalc, Quattro Pro.

Информационные системы.

Под информационной системой (ИС) в соответствии со ст. 2 Федерального закона № 149-ФЗ "Об информации, информационных технологиях и о защите информации" понимается "совокупность содержащейся в базах данных информации и обеспечивающих ее обработку информационных технологий и технических средств". В качестве технического обеспечения информационной системы используются компьютеры и средства телекоммуникации.

Вводимая в систему информация из внешних или внутренних источников обрабатывается и представляется в удобном для пользователя виде и передается потребителю или в другую систему.

Переработанная выходная информация может быть передана посредством обратной связи для корректировки входной информации.

В основе ИС лежит комплекс программ. С одной стороны, он является обычным программным продуктом, но имеет существенное отличие от стандартных прикладных программ. С другой – в зависимости от предметной области информационные системы могут очень сильно отличаться по своим функциям, архитектуре, реализации, но при этом обладают общими свойствами:

- информационные системы предназначены для сбора, хранения и обработки информации, поэтому в основе любой из них лежит система управления базами данных;

- информационные системы ориентируются на конечного пользователя, поэтому клиентские приложения информационной системы должны обладать простым, удобным, легко осваиваемым интерфейсом, который предоставляет пользователю необходимые для работы функции, но в то же время не дает возможность выполнять какие-либо лишние действия.

Подключение к интернет.

Для того, чтобы стать пользователем Интернет необходимо подключить свой компьютер с помощью модема к телефонной сети. Затем, необходимо воспользоваться услугами какой-либо фирмы, называемой провайдером услуг Интернет. Серверы провайдеров имеют высокоскоростное соединение с Интернет, а многочисленные пользователи соединяются с этими серверами по коммутируемым телефонным каналам и получают, таким образом, доступ в Интернет. Услуги провайдеров - платные. Возможны различные варианты системы оплаты: либо заранее оплачивается определённое количество часов работы в Интернете и пользователь имеет доступ в Интернет до тех пор, пока это время не истечёт, либо оформляется ежемесячная фиксированная оплата и пользователь имеет неограниченный по времени доступ в Интернет, либо оформляется ежемесячная оплата, зависящая от использованного времени доступа в Интернет. Провайдер предоставляет пользователю идентификатор (имя) и пароль для выхода в Интернет, а также, различную вспомогательную информацию. После решения аппаратных и организационно-финансовых проблем необходимо произвести настройку программного обеспечения компьютера. Windows'95 и более поздние версии имеют встроенное программное обеспечение для работы в Интернет. Это программа "Удалённый доступ к сети", входящая в состав "Стандартных" программ Windows (группа"Связь"). Необходимо запустить эту программу и ввести в диалоговых окнах полученную от провайдера информацию, а также сведения о типе подключаемого модема и режиме его работы. После настройки "нового соединения" можно подключаться к Интернет с помощью той же программы (режим "установка связи").

Компьютерная сеть - представляет собой систему распределенной обработки информации, состоящую как минимум из двух компьютеров, взаимодействующих между собой с помощью специальных средств связи.

Или другими словами сеть представляет собой совокупность соединенных друг с другом ПК и других вычислительных устройств, таких как принтеры, факсимильные аппараты и модемы. Сеть дает возможность отдельным сотрудникам организации взаимодействовать друг с другом и обращаться к совместно используемым ресурсам; позволяет им получать доступ к данным, хранящимся на персональных компьютерах в удаленных офисах, и устанавливать связь с поставщиками.

Компьютеры, входящие в сеть выполняют следующие функции:

- Организация доступа к сети

- Управление передачей информации

- Предоставление вычислительных ресурсов и услуг абонентам сети.

Виды компьютерных сетей.

Локальные и территориально-распределенные сети

Локальная сеть (LAN) связывает ПК и принтеры, обычно находящиеся в одном здании (или комплексе зданий). Территориально-распределенная сеть (WAN) соединяет несколько локальных сетей, географически удаленных друг от друга.

Локальная сеть.

Локальные сети (ЛС) представляющие собой самую элементарную форму сетей, соединяют вместе группу ПК или связывают их с более мощным компьютером, выполняющим роль сетевого сервера (см. рисунок). Все ПК в локальной сети могут использовать специализированные приложения, хранящиеся на сетевом сервере, и работать с общими устройствами: принтерами, факсами и другой периферией. Каждый ПК в локальной сети называется рабочей станцией или сетевым узлом.

Локальные сети позволяют отдельным пользователям легко и быстро взаимодействовать друг с другом. Вот лишь некоторые задачи, которые позволяет выполнять ЛС:

- совместная работа с документами;

- упрощение документооборота: вы получаете возможность просматривать, корректировать и комментировать документы не покидая своего рабочего места, не организовывая собраний и совещаний, отнимающих много времени;

- сохранение и архивирование своей работы на сервере, чтобы не использовать ценное пространство на жестком диске ПК;

- простой доступ к приложениям на сервере;

- облегчение совместного использования в организациях дорогостоящих ресурсов, таких как принтеры, накопители CD-ROM, жесткие диски и приложения (например, текстовые процессоры или программное обеспечение баз данных).

Internet.

Internet представляет собой огромную общедоступную глобальную сеть, соединяющую пользователей всего мира с хранилищами данных, изображений и звука. Стремительно расширяясь (примерно 200% в год), Internet играет все более важную роль в бизнесе.

На сегодня основными функциями Internet остаются электронная почта и обмен информацией между группами по интересам и исследователями. Сети становятся все более мощными, а к Internet подключается все большее число компаний и индивидуальных пользователей. Internet служит связующим звеном между компаниями, их потенциальными заказчиками и поставщиками. Сегодня Internet может поддерживать развивающиеся приложения передачи речи и видео, такие как системы дистанционного обучения и удаленной диагностики или лечения, предоставляя возможности обучения и получения медицинской помощи через Internet практически любой семье или компании.

Любая компьютерная сеть характеризуется: топологией, протоколами, интерфейсами, сетевыми техническими и программными средствами.

Топология - компьютерной сети отражает структуру связей между ее основными функциональными элементами.

Сетевые технические средства – это различные устройства, обеспечивающие объединение компьютеров в единую компьютерную сеть.

Сетевые программные средства – осуществляют управление работой компьютерной сети и обеспечивают соответствующий интерфейс с пользователями.

Протоколы – представляют собой правила взаимодействия функциональных элементов сети.

Интерфейсы – средства сопряжения функциональных элементов сети. Следует обратить внимание, что в качестве функциональных элементов могут выступать как отдельные устройства так и программные модули. Соответственно различают аппаратные и программные интерфейсы.

Базовые сетевые топологии.

При создании сети в зависимости от задач, которые она должна будет выполнять, может быть реализована одна из трех сетевых топологий.

Шинная топология.

Рабочие станции с помощью сетевых адаптеров подключаются к общей магистрали /шине/ (кабелю). Аналогичным образом к общей магистрали подключаются и другие сетевые устройства. В процессе работы сети информация от передающей станции поступает на адаптеры всех рабочих станций, однако, воспринимается только адаптером той рабочей станции, которой она адресована.

Звездообразная топология.

Характеризуется наличием центрального узла коммутации – сетевого сервера, которому или через который посылаются все сообщения.

Кольцевая топология.

Характеризуется наличием замкнутого канала передачи данных в виде кольца или петли. В этом случае информация передается последовательно между рабочими станциями до тех пор, пока не будет принята получателем и затем удалена из сети. Недостатком подобной топологии является ее чувствительность к повреждению канала.

 

Контрольные вопросы

1. Что называется информационными процессами?
2. Что представляет собой система «черный ящик»?
3. Какие устройства ПК относятся к периферийным?
4. На какие подвиды делятся периферийные устройства ПК?
5. Что представляет собой инструментарий информационных технологий?
6. Какое программное обеспечение входит в инструментарий ИТ?
7. Что представляет собой компьютерная сеть?
8. Какие виды сетей бывают?
9. Что представляют собой телекоммуникации?
10. Что представляют собой базовые сетевые топологии?

 

Список использованной литературы

1. Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник для вузов. 2-е изд. - СПб.: Питер, 2006 - 703 с.

2. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 4-е изд. / В.Г. Олифер, Н.А. Олифер –СПб. Питер, 2010. – 944 с.

3. Мур М. и др. Телекоммуникации. Руководство для начинающих. / Авторы: Мур М., Притск Т., Риггс К., Сауфвик П. - СПб.: БХВ - Петербург, 2005. - 624 с.

4. Денисова А., Вихарев И., Белов А., Наумов Г. Интернет. Самоучитель. 2-е изд. – СПб. Питер. 2004.– 368 с.

5. Хестер Н. Frontpage 2002 для Windows: Пер. С англ. - М.: ДМК Пресс, 2002. – 448с.

ЛЕКЦИЯ №2

ТЕМА: «ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА РЕАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ».

План