Глава 1. Возникновение и этапы становления информационных технологий

Содержание

 

 

Введение

Информатика, как научное направление, приобретает в подготовке специалистов разных уровней фундаментальный характер, являясь основой изучения ряда общепрофессиональных и специальных дисциплин. Наступивший век, предсказанный Р. Винером как век информатики, будет завершающим при переходе человечества к информационному обществу. Сфера информатики становится доминирующей в деятельности человека, потребляя уже в настоящее время большую долю трудовых ресурсов, чем материальная. Информационный ресурс приобретает коммерческий характер. Получает развитие новый вид услуг — информационный. Однако для большинства стран, в том числе и для России, пока характерно преобладание числа телекоммуникационных услуг над информационными. В 2000 г. число пользователей Интернета в мире составило, по некоторым оценкам, 250 млн, число персональных компьютеров — 560 млн, число разработанных учебных курсов — 80000, а число web-страниц в 2001 г. превысило численность населения Земли и составило более 6 млрд. Развивается рынок телекоммуникационных услуг и в России: если в 2000 г. число пользователей Интернета составляло 2,5 млн человек, то в 2010 г. оно возрастет до 26,1 млн. Таким образом видно, что телекоммуникационные услуги уже органично вписались в жизнь современного человека. Более сложные проблемы возникают с применением информационных услуг, которые еще не являются востребованными обществом в полном объеме, хотя их количество и качество непрерывно возрастают за счет интенсивного создания новых и развития существующих информационных технологий. Внедрение информационных технологий требует подготовки как пользователей, так и разработчиков, но для всех обучаемых необходимо:

• знать базовые информационные процессы, структуру, модели, методы и средства базовых и прикладных информационных технологий, методику создания, проектирования и сопровождения систем на базе информационной технологии;

• уметь применять информационные технологии при решении функциональных задач в различных предметных областях, а также при разработке и проектировании информационных систем;

• иметь представление об областях применения информационных технологий и их перспективах в условиях перехода к информационному обществу.

Глава 1. Возникновение и этапы становления информационных технологий

В процессе своего развития человечество в любой сфере деятельности последовательно проходило стадии от ручного кустарного труда до высокотехнологичного промышленного производства. В первую очередь усилия были направлены на облегчение физического труда, а информационная сфера долгие годы была уделом умственного труда человека и с каждым годом требовала большего количества трудовых ресурсов. Появление ЭВМ и сетей передачи данных способствовало революционным процессам в области информатизации и позволило перейти на промышленный уровень технологий и инструментальных средств.

На основе информационных технологий решается задача автоматизации информационных процессов. Информация, как продукт информационных технологий, в значительной степени структурируется и формируется в виде знаний. В любой предметной области, а также в обществе в целом, выделяется как самостоятельный компонент, информационный ресурс, приобретающий материальный характер.

ОБЩЕСТВО И ИНФОРМАЦИЯ

Отличительной чертой человеческого общества является то, что в течение длительного времени основным предметом труда оставались материальные объекты. Воздействуя на них, человек добывал себе средства к существованию, и на протяжении многих веков решалась задача усиления мускульных возможностей человека с помощью различных инструментов, агрегатов и машин. На это была направлена механизация производства, которую стали интенсивно внедрять в начале XX в. Развитие человеческого общества практически на всех этапах проходило на основе технического прогресса. Это—и овладение огнем, и использование паровых машин, и проникновение в тайны атомной энергии, и т.п. Повышению производительности труда способствовала автоматизация. Таким образом, появление информации является естественным следствием развития человеческого общества.

В настоящее время информация - один из самых дорогих видов ресурсов. Это проявляется в тенденции стремительного перекачивания трудовых ресурсов из сферы материального производства в информационную. Это явилось толчком к созданию новых средств обработки информации—ЭВМ и переходу к интенсивному развитию информационной индустрии.

Концепция информационного общества довольно абстрактна. Первые концепции были по своей сути футуристическими и ориентированными на технологии доставки информации. Затем быстрое развитие информационных и коммуникационных технологий коренным образом изменило различные виды бизнеса и услуг — появилось «общество информационных технологий». Темы современных дискуссий сосредоточены вокруг информационного содержания, сердца информационного общества. Теперь это не только техническая или экономическая проблема, но также культурный и социальный вопрос, часть каждодневной жизни.

В процессе движения мирового сообщества к экономике, основанной на информации, телекоммуникации и информационные технологии быстро изменяются. В развитии телекоммуникаций все более полагаются на участие частных лиц и конкуренцию. Обработка информации играет все большую роль во всех секторах экономики как развитых, так и развивающихся стран. Разработаны новые средства сжатия данных. Технологии оптоволоконной и беспроводной связи постоянно совершенствуются. Стоимость услуг связи падает так быстро, что в пределах последующих 20 лет обмен информацией, возможно, станет практически бесплатной услугой. Переход к технологиям цифровой связи приводит к сближению служб передачи, распространения информации и других информационных служб и открывает перспективы глобальных сетей, доступных благодаря одному движению пальца. Новые технологии позволяют странам преодолевать различные препятствия на пути к развитию.

ПОНЯТИЕ ИНФОРМАЦИИ, ЕЕ ВИДЫ

В настоящее время при обсуждении проблем информации существуют три точки зрения. Первая отождествляет понятие «информация» со знанием. Вторая точка зрения ограничивает предметную область понятия «информация» социальными и биологическими процессами, отвергая существование информационных процессов в неорганической природе. Третья точка зрения, широко используемая в настоящее время, связана с атрибутивным понятием информации. Впервые атрибутивное понятие информации было сформулировано Н. Винером, полагавшим, что все явления в природе охватываются тремя основными понятиями: вещество, энергия, информация.

Термин «информация» происходит от латинского слова «informatio»—разъяснение, изложение, осведомленность. Понятие информации должно быть связано с определенным объектом, свойства которого она отражает. Кроме того, наблюдается относительная независимость информации от носителя, поскольку возможны ее преобразование и передача по различным физическим средам с помощью разнообразных физических сигналов независимо от ее содержания, т.е. семантики, что и явилось центральным вопросом многих исследований, в том числе и в области философии. Информация о любом материальном объекте может быть получена путем наблюдения, натурного либо вычислительного эксперимента, а также на основе логического вывода.

При обмене информацией имеют место источник в виде объекта материального мира и приемник—человек либо какой-то материальный объект. Информация возникает за счет отражения, которое является свойством всей материи, любой материальной системы. Свойство отражения совершенствуется по мере развития материи от элементарного отражения до высшей его формы—сознания. Процесс отражения означает взаимодействие объектов материального мира.

Информация—результат отражения. Действительно, для описания естественных либо искусственно созданных объектов используют информационные модели, которые далее могут быть исходным материалом для разработки систем. Очень важно, чтобы эти модели были адекватны реальным объектам. Любое исследование сопровождается большим объемом информации, которая требует обработки, представления и использования зачастую в реальном масштабе времени. Таким образом, понятие информации предполагает наличие двух объектов—источника информации и потребителя. Важно, чтобы информация для потребителя имела смысл. Потребитель информации может ее оценивать в зависимости от того, где и для какой конкретной задачи информация используется. Поэтому выделяют такие аспекты информации, как прагматический, семантический и синтаксический.

Прагматический аспект связан с возможностью достижения поставленной цели с использованием получаемой информации. Этот аспект информации влияет на поведение потребителя. Если информация была эффективной, то поведение потребителя меняется в желаемом направлении, т.е. информация имеет прагматическое содержание. Таким образом, этот аспект характеризует поведенческую сторону проблемы.

Семантический аспект позволяет оценить смысл передаваемой информации и определяется семантическими связями между словами или другими смысловыми элементами языка.

Синтаксический аспект информации связан со способом ее представления. В зависимости от реального процесса, в котором участвует информация (осуществляется ее сбор, передача, преобразование, отражение, представление, ввод или вывод), она представляется в виде специальных знаков, символов.

Все виды деятельности человека по преобразованию природы и общества сопровождались получением новой информации. Логическая информация, адекватно отображающая объективные закономерности природы, общества и мышления, получила название научной информации. Ее делят по областям получения или использования на следующие виды: политическая, техническая, биологическая, химическая, физическая и т.д.; по назначению—на массовую и специальную. Часть информации, которая занесена на бумажный носитель, получила название документальной информации. Любое производство при функционировании требует перемещения документов, т. е. возникает документооборот. Наряду с научной информацией в сфере техники при решении производственных задач используется техническая информация. Она сопровождает разработку новых изделий, материалов, конструкций, агрегатов, технологических процессов. Научную и техническую информацию объединяют термином научно-техническая информация.

С развитием общества возникает необходимость целесообразной организации информационного ресурса, т.е. концентрации имеющихся фактов, данных и знаний по направлениям науки и техники. Признание информации как ресурса и появление понятия информационный ресурс дало толчок развитию нового научного направления—информатики. Информатика как область науки и техники связана со сбором и переработкой больших объемов информации на основе современных программно-аппаратных средств вычислительной техники и техники связи.

При анализе процесса управления ввиду сложности объекта осуществляют его расчленение на части по различным признакам. Одним из главных признаков является вид иерархии. Характерны следующие виды иерархии: временная, пространственная, функциональная, ситуационная и информационная.

Временная иерархия. Признаком деления здесь является интервал времени от момента поступления информации о состоянии объекта управления до момента выдачи управляющего воздействия. Чем больше интервал, тем выше уровень (ранг) элемента. Управление может осуществляться в реальном времени с интервалом, равным суткам, декаде, месяцу, кварталу и т.д. Причем управляющий интервал выбирается не произвольно, а исходя из критериев, определяющих устойчивость и эффективность функционирования всей системы.

Пространственная иерархия. Признаком деления здесь является площадь, занимаемая объектом управления. Чем больше площадь объекта, тем выше его ранг. Данный признак является субъективным, так как не всегда площадь, занимаемая объектом, соответствует ее значимости, и ее можно использовать в случае аналогичности параметров элементов одного уровня.

Функциональная иерархия. В ее основе лежит функциональная зависимость (подчиненность) элементов системы. Такое разделение также является субъективным, так как в этом случае трудно выделить границы между элементами системы.

Ситуационная иерархия. Деление на уровни в данном случае осуществляется в зависимости от эффекта, вызываемого той или иной ситуацией, например, от ущерба, возникающего в результате аварии или выхода из строя оборудования.

Информационная иерархия. В настоящее время этот вид иерархии является очень существенным в связи с возросшим значением информации для управления. В основе деления на уровни лежит оперативность и обновляемость информации.

В большинстве случаев при информационном анализе процесса управления обычно рассматривают пассивную форму проявления информации, отражающую свойства внешней среды, объекта управления и самой управляющей системы. Однако не менее важное значение имеет и активная форма информации, являющаяся причиной изменения состояния управляемого объекта.

Принято выделять следующие качественно различимые формы проявления информации: осведомляющую, преобразующую, принятия решения и управляющую.

К осведомляющей относят информацию о состоянии внешней среды, объекта управления и управляющей системы. Преобразующая включает информацию, содержащуюся в алгоритмах управления. Информация принятия решения является отражением образов и целей на конечное множество принимаемых решений. Управляющей является информация, вызывающая целенаправленное изменение состояния объекта управления.

В любой системе управления можно выделить два информационных канала: целевой и рабочий. В целевом канале на основе информационных процессов происходит выбор цели и принятие решения по выбору управляющего воздействия. В рабочем канале формируется информация, реализуемая исполнительным органом, осуществляющим целенаправленное изменение состояния объекта управления через вещественно-энергетические характеристики.

СОДЕРЖАНИЕ ИНФОРМАТИКИ КАК НАУЧНОГО НАПРАВЛЕНИЯ. ОСНОВНЫЕ УРОВНИ ИНФОРМАТИКИ

Теоретической базой для информационных технологий является информатика. Целью информатики является изучение структуры и общих свойств научной информации с выявлением закономерностей процессов коммуникации. В современном понимании информатика — это область науки и техники, изучающая информационные процессы и методы их автоматизации. Пользователю она предоставляет методологические основы построения информационной модели объекта. Примером такой модели является концептуальная модель, которая отражает реальное содержание конкретной предметной области.

В информатике можно выделить три уровня. Физический (нижний) уровень представляет собой средства вычислительной техники и техники связи. Их развитие оказывает решающее влияние на возможности и направление использования информатики. Логический (средний) уровень составляют информационные технологии. Прикладной (верхний) уровень определяет идеологию применения информационных технологий для проектирования различных систем.

Информатика как научное направление имеет ряд определений. Это объясняется тем, что основным объектом изучения информатики является информация, точного определения которой нет до настоящего времени.

Информация — это абстрактное понятие, если относить ее к определенному классу закономерностей материального мира и процессу отражения его в человеческом сознании.

Поскольку однозначного понимания научного направления «информатика» не существует, целесообразно говорить не об истории, а об ее задачах на современном этапе. Так как информация является отражением, то в информационном обществе мы имеем дело с приближенными моделями реального мира. В связи с этим главной задачей информатики должно быть методологическое обоснование построения информационной модели объекта, явления, процесса. Использование этой модели для целенаправленной деятельности в любых сферах человеческого общества осуществляется на основе реализации информационных процессов и соответствующих им технологий.

Таким образом, для современного состояния информационных технологий необходим переход от информационного описания предметной области к представлению ее на уровне данных, осуществляемый на основе декомпозиции, абстракции, агрегирования.

Декомпозиция — это разбиение системы (программы, задачи) на компоненты, объединение которых позволяет решить данную задачу.

Абстракция позволяет правильно выбрать нужные компоненты для декомпозиции. Абстракция представляет собой эффективный способ декомпозиции, осуществляемый посредством изменения списка декомпозиции.

Процесс абстракции может быть рассмотрен как некоторое обобщение. Он позволяет забыть о различиях и рассматривать предметы и явления так, как если бы они были эквивалентны. Так как выделение общего у процессов и явлений есть основа классификации, то иерархия абстракций представляет собой фактически схему классификации.

Выделяют два основных способа абстрагирования: через параметризацию и через спецификацию.

Абстракция через параметризацию — выделение формальных параметров с возможностью их замены на фактические в различных контекстах. Выделение формальных параметров позволяет абстрагироваться от конкретного приложения и базируется на общности определенных свойств конкретных приложений.

Абстракция через спецификацию позволяет абстрагироваться от внутренней структуры до уровня знания свойств внешних проявлений (результата). Внешние свойства компонента указывают путем описания внешних связей, требований и эффектов.

Внешние связи — это связи различной природы данного компонента с окружением.

Требования (requires) — это условия, которые должны быть выполнены для правильного использования компонента.

Эффекты (effects) — это условия, которым удовлетворяют внешние проявления (результаты) компонента.

С точки зрения конкретных приложений выделяют следующиевиды абстракций:

• процедурную абстракцию (ПА);

• абстракцию данных (АД);

• абстракцию через итерацию (АИ).

Процедурная (функциональная) абстракция позволяет расширить возможности виртуальной машины новой операцией.

Абстракция данных состоит из набора объектов и набора операций, характеризующих поведение этих объектов.

Абстракция через итерацию дает возможность не рассматривать информацию, не имеющую прямого отношения к управляющему потоку или циклу.

При построении модели данных предметной области наряду с естественным процессом декомпозиции используется и агрегирование. Это связано с необходимостью интеграции информационных ресурсов в силу их разнородности для ряда предметных областей.

Агрегирование — процесс объединения предметов в некоторую группу как в целях классификации, так и для обеспечения взаимодействия компонентов информационной системы.

В настоящее время при проектировании информационных систем используется два подхода: функционально-структурный и объектно-ориентированный.

ИЗВЛЕЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ

Источниками данных в любой предметной области являются объекты и их свойства, процессы и функции, выполняемые этими объектами или для них.

При извлечении информации важное место занимают различные формы и методы исследования данных:

• поиск ассоциаций, связанных с привязкой к какому-либо событию;

• обнаружение последовательностей событий во времени;

• выявление скрытых закономерностей по наборам данных, путем определения причинно-следственных связей между значениями определенных косвенных параметров исследуемого объекта (ситуации, процесса);

• оценка важности (влияния) параметров на развитие ситуации;

• классифицирование (распознавание), осуществляемое путем поиска критериев, по которым можно было бы относить объект (события, ситуации, процессы) к той или иной категории;

• кластеризация, основанная на группировании объектов по каким-либо признакам;

• прогнозирование событий и ситуаций.

Следует упомянуть неоднородность (разнородность) информационных ресурсов, характерную для многих предметных областей.

ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ

Обработка информации состоит в получении одних «информационных объектов» из других «информационных объектов» путем выполнения некоторых алгоритмов и является одной из основных операций, осуществляемых над информацией, и главным средством увеличения ее объема и разнообразия.

На самом верхнем уровне можно выделить числовую и нечисловую обработку. В указанные виды обработки вкладывается различная трактовка содержания понятия «данные». При числовой обработке используются такие объекты, как переменные, векторы, матрицы, многомерные массивы, константы и т.д. При нечисловой обработке объектами могут быть файлы, записи, поля, иерархии, сети, отношения и т.д. Другое отличие заключается в том, что при числовой обработке содержание данных не имеет большого значения, в то время как при нечисловой обработке нас интересуют непосредственные сведения об объектах, а не их совокупность в целом.

С точки зрения реализации на основе современных достижений вычислительной техники выделяют следующие виды обработки информации:

• последовательная обработка, применяемая в традиционной фоннеймановской архитектуре ЭВМ, располагающей одним процессором;

• параллельная обработка, применяемая при наличии нескольких процессоров в ЭВМ;

• конвейерная обработка, связанная с использованием в архитектуре ЭВМ одних и тех же ресурсов для решения разных задач, причем если эти задачи тождественны, то это последовательный конвейер, если задачи одинаковые — векторный конвейер.

Принято относить существующие архитектуры ЭВМ с точки зрения обработки информации к одному из следующих классов:

• Архитектуры с одиночным потоком команд и данных (SISD).

• Архитектуры с одиночными потоками команд и данных (SIMD).

• Архитектуры с множественным потоком команд и одиночным потоком данных (MISD).

• Архитектуры с множественным потоком команд и множественным потоком данных (MIMD).

Наиболее распространенной областью применения технологической операции обработки информации является принятие решений.

В зависимости от степени информированности о состоянии управляемого процесса, полноты и точности моделей объекта и системы управления, взаимодействия с окружающей средой, процесс принятия решения протекает в различных условиях:

ХРАНЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ

Хранение и накопление являются одними из основных действий, осуществляемых над информацией и главным средством обеспечения ее доступности в течение некоторого промежутка времени. В настоящее время определяющим направлением реализации этой операции является концепция базы данных, склада (хранилища) данных.

База данных может быть определена как совокупность взаимосвязанных данных, используемых несколькими пользователями и хранящихся с регулируемой избыточностью. Хранимые данные не зависят от программ пользователей, для модификации и внесения изменений применяется общий управляющий метод.

Банк данных — система, представляющая определенные услуги по хранению и поиску данных определенной группе пользователей по определенной тематике.

Система баз данных — совокупность управляющей системы, прикладного программного обеспечения, базы данных, операционной системы и технических средств, обеспечивающих информационное обслуживание пользователей.

Хранилище данных (ХД — используют также термины Data Warehouse, «склад данных», «информационное хранилище») — это база, хранящая данные, агрегированные по многим измерениям. Основные отличия ХД от БД: агрегирование данных; данные из ХД никогда не удаляются; пополнение ХД происходит на периодической основе; формирование новых агрегатов данных, зависящих от старых — автоматическое; доступ к ХД осуществляется на основе многомерного куба или гиперкуба.

Альтернативой хранилищу данных является концепция витрин данных (Data Mart). Витрины данных — множество тематических БД, содержащих информацию, относящуюся к отдельным информационным аспектам предметной области.

По наиболее характерным признакам БД можно классифицировать следующим образом:

по способу хранения информации:

• интегрированные;

• распределенные;

по типу пользователя:

• монопользовательские;

• многопользовательские;

по характеру использования данных:

• прикладные;

• предметные.

Распределение данных по месту их использования может осуществляться различными способами:

1. Копируемые данные. Одинаковые копии данных хранятся в различных местах использования, так как это дешевле передачи данных. Модификация данных контролируется централизованно;

2. Подмножество данных. Группы данных, совместимые с исходной базой данных, хранятся отдельно для местной обработки;

3. Реорганизованные данные. Данные в системе интегрируются при передаче на более высокий уровень;

4. Секционированные данные. На различных объектах используются одинаковые структуры, но хранятся разные данные;

5. Данные с отдельной подсхемой. На различных объектах используются различные структуры данных, объединяемые в интегрированную систему;

6. Несовместимые данные. Независимые базы данных, спроектированные без координации, требующие объединения.

Для работы с БД используется специальный обобщенный инструментарий в виде СУБД (МВД), предназначенный для управления БД и обеспечения интерфейса пользователя.

Основные стандарты СУБД:

• независимость данных на концептуальном-, логическом, физическом уровнях;

• универсальность (по отношению к концептуальному и логическому уровням, типу ЭВМ);

• совместимость, неизбыточность;

• безопасность и целостность данных;

• актуальность и управляемость.

Существуют два основных направления реализации СУБД: программное и аппаратное.

Программная реализация (в дальнейшем СУБД) представляет собой набор программных модулей, работает под управлением конкретной ОС и выполняет следующие функции:

• описание данных на концептуальном и логическом уровнях;

• загрузку данных;

• хранение данных;

• поиск и ответ на запрос (транзакцию);

• внесение изменений;

• обеспечение безопасности и целостности. Обеспечивает пользователя следующими языковыми средствами:

• языком описания данных (ЯОД);

• языком манипулирования данными (ЯМД);

• прикладным (встроенным) языком данных (ПЯД, ВЯД).

Аппаратная реализация предусматривает использование так называемых машин баз данных (МБД). Их появление вызвано возросшими объемами информации и требованиями к скорости доступа. Слово «машина» в термине МБД означает вспомогательный периферийный процессор. Термин «компьютер БД» — автономный процессор баз данных или процессор, поддерживающий СУБД. Основные направления МБД:

• параллельная обработка;

• распределенная логика;

• ассоциативные ЗУ;

• конвейерные ЗУ;

• фильтры данных и др.

МУЛЬТИМЕДИА-ТЕХНОЛОГИИ

В настоящее время мультимедиа-технологии являются бурно развивающейся областью информационных технологий. В этом направлении активно работает значительное число крупных и мелких фирм, технических университетов и студий (в частности IBM, Apple, Motorola, Philips, Sony, Intel и др.). Области использования чрезвычайно многообразны: интерактивные обучающие и информационные системы, САПР, развлечения и др.

Основными характерными особенностями этих технологий являются:

• объединение многокомпонентной информационной среды (текста, звука, графики, фото, видео) в однородном цифровом представлении;

• обеспечение надежного (отсутствие искажений при копировании) и долговечного хранения (гарантийный срокхранения — десятки лет) больших объемов информации;

• простота переработки информации (от рутинных до творческих операций).

Достигнутый технологический базис основан на использовании нового стандарта оптического носителя DVD (Digital Versalite/Video Disk), имеющего емкость порядка единиц и десятков гигабайт и заменяющего все предыдущие: CD-ROM, Video-CD, CD-audio. Использование DVD позволило реализовать концепцию однородности цифровой информации. Одно устройство заменяет аудиоплейер, видеомагнитофон, CD-ROM, дисковод, слайдер и др. В плане представления информации оптический носитель DVD приближает ее к уровню виртуальной реальности.

Многокомпонентную мультимедиа-среду целесообразно разделить на три группы: аудиоряд, видеоряд, текстовая информация.

Аудиоряд может включать речь, музыку, эффекты (звуки типа шума, грома, скрипа и т.д., объединяемые обозначением WAVE (волна) [42]. Главной проблемой при использовании этой группы мультисреды является информационная емкость. Для записи одной минуты WAVE-звука высшего качества необходима память порядка 10 Мбайт, поэтому стандартный объем CD (до 640 Мбайт) позволяет записать не более часа WAVE. Для решения этой проблемы используются методы компрессии звуковой информации.

Другим направлением является использование в мультисреде звуков (одноголосая и многоголосая музыка, вплоть до оркестра, звуковые эффекты) MIDI (Musical Instrument Digitale Interface). В данном случае звуки музыкальных инструментов, звуковые эффекты синтезируются программно-управляемыми электронными синтезаторами. Главным преимуществом MIDI является малый объем требуемой памяти — 1 минута MIDI-звука занимает в среднем 10 кбайт.

Видеоряд по сравнению с аудиорядом характеризуется большим числом элементов. Выделяют статический и динамический видеоряды.

Статический видеоряд включает графику (рисунки, интерьеры, поверхности, символы в графическом режиме) и фото (фотографии и сканированные изображения).

Динамический видеоряд представляет собой последовательность статических элементов (кадров). Можно выделить три типовых группы:

• обычное видео (life video) — последовательность фотографий (около 24 кадров в секунду);

• квазивидео — разреженная последовательность фотографий (6—12 кадров в секунду);

• анимация — последовательность рисованных изображений. Первая проблема при реализации видеорядов — разрешающая

способность экрана и число цветов. Выделяют три направления:

• стандарт VGA дает разрешение 640 х 480 пикселей (точек) на экране при 16 цветах или 320 х 200 пикселей при 256 цветах;

• стандарт SVGA (видеопамять 512 кбайт, 8 бит/пиксель) дает разрешение 640 х 480 пикселей при 256 цветах;

• 24-битные видеоадаптеры (видеопамять 2 Мбайт, 24 бит/пиксель) позволяют использовать 16 млн. цветов.

Вторая проблема — объем памяти. Для статических изображений один полный экран требует следующие объемы памяти:

• в режиме 640 х 480, 16 цветов — 150 кбайт;

• в режиме 320 х 200, 256 цветов — 62,5 кбайт;

• в режиме 640 х 480, 256 цветов — 300 кбайт.

Такие значительные объемы при реализации аудио- и видеорядов определяют высокие требования к носителю информации, видеопамяти и скорости передачи информации. '

Основные направления использования мультимедиа-технологий:

• электронные издания для целей образования, развлечения и др.;

• в телекоммуникациях со спектром возможных применений от просмотра заказной телепередачи и выбора нужной книги до участия в мультимедиа-конференциях. Такие разработки получили название Information Highway;

• мультимедийные информационные системы («мультимедиа-киоски»), выдающие по запросу пользователя наглядную информацию.

CASE-ТЕХНОЛОГИИ

На данный момент в технологии разработки программного обеспечения существуют два основных подхода к разработке информационных систем, отличающиеся критериями декомпозиции: функционально-модульный (структурный) и объектно-ориентированный.

Функционально-модульный подход основан на принципе алгоритмической декомпозиции с выделением функциональных элементов и установлением строгого порядка выполняемых действий.

Объектно-ориентированный подход основан на объектной декомпозиции с описанием поведения системы в терминах взаимодействия объектов.

Главным недостатком функционально-модульного подхода является однонаправленность информационных потоков и недостаточная обратная связь. Другой важной проблемой является неоднородность информационных ресурсов, используемых в большинстве информационных систем. В силу этих причин в настоящее время наибольшее распространение получил объектно-ориентированный подход.

Под CASE-технологией понимается комплекс программных средств, поддерживающих процессы создания и сопровождения программного обеспечения, включая анализ и формулировку требований, проектирование, генерацию кода, тестирование, документирование, обеспечение качества, конфигурационное управление и управление проектом (CASE-средство может обеспечивать поддержку только в заданных функциональных областях или в широком диапазоне функциональных областей).

В связи с наличием двух подходов к проектированию программного обеспечения существуют CASE-технологии ориентированные на структурный подход, объектно-ориентированный подход, а также комбинированные.

Исходя из основных положений объектно-ориентированного подхода, рассмотрим концепцию идеального объектно-ориентированного CASE-средства.

Существует несколько объектно-ориентированных методов, авторами наиболее распространенных из них являются Г.Буч, Д.Рам-бо, И.Джекобсон. В настоящее время наблюдается процесс сближения объектно-ориентированных методов. В частности, указанные выше авторы создали и выпустили несколько версий унифицированного метода UML (Unified Modeling Language — унифицированный язык моделирования).

Классическая постановка задачи разработки программной системы (инжиниринг) представляет собой спиральный цикл итеративного чередования этапов объектно-ориентированного анализа, проектирования и реализации (программирования).

В реальной практике в большинстве случаев имеется предыстория в виде совокупности разработанных и внедренных программ, которые целесообразно использовать при разработке новой системы. Процесс проектирования в таком случае основан на реинжиниринге программных кодов, при котором путем анализа текстов программ восстанавливается исходная модель программной системы.

Сравнительный анализ CASE-систем показывает, что на сегодняшний день одним из наиболее приближенных к идеальному варианту CASE-средств является семейство Rational Rose фирмы Rational Software Corporation. Следует отметить, что именно здесь работают авторы унифицированного языка моделирования Г. Буч, Д. Рамбо и И. Джекобсон, под руководством которых ведется разработка нового CASE-средства, поддерживающего UML.

Выделим основные критерии оценки и выбора CASE-средств.

1. Функциональные характеристики:

• среда функционирования: проектная среда, программное обеспечение/технические средства, технологическая среда;

• функции, ориентированные на фазы жизненного цикла: моделирование, реализация, тестирование;

• общие функции: документирование, управление конфигурацией, управление проектом;

2. Надежность;

3. Простота использования;

4. Эффективность;

5. Сопровождаемость;

6. Переносимость;

7. Общие критерии (стоимость, затраты, эф