Информатика как наука и как вид практической деятельности. История развития информатики. Информатика как единство науки и технологии

 

SMART Board является гибким инструментом, в котором сочетаются простота  обычной маркерной доски с  возможностями компьютера В сочетании  с мультимедийным проектором SMART Board становится большим чувствительным к ощупь ку экраном с диагональю почти 2 м Одним прикосновением к поверхности этого экрана можно открыть любую компьютерную программу, продемонстрировать нужную информацию, делать заметки, рисовать и т.д. Такие экраны м ожуть с успехом использоваться в работе социальных педагогов при создании социальных рекламных продуктов, проведении видео-лекториев, мастер-классов, тренингов, семинаров, демонстрации широкой ауд итории необходимого материала Одним из неоспоримых преимуществ средств мультимедиа является возможность создания на их основе презентаций, разрабатываются авторскими средствами мультимедийногоедіа.

 

 Авторские средства мультимедиа - это прикладное программное  обеспечение (приложения), которое имеет  заранее подготовленные элементы для разработки мультимедийных приложений

 

 Их использование является  ускоренной форме разработки  мультимедийного проекта, что в  несколько раз уменьшает стоимость  работ Эти средства отличаются  специализацией, возможностями и  удобством освоения распространенным в Украину авторским средством мультимедиа является приложение типа PowerPoint, входящей в состав интегрированного пакета MS Office Этот тип авторских средств является мощным благодаря применению языка сце нар, большого количества шаблонов, примеров и готовых графических элементов, пользовательских интерфейсйсу.

 

20.1 Способы представления  документов, объединяющих объекты  различных типов (текстовые, графические, числовые, звуковые, видео).

 

 

20.2 Интерактивный интерфейс.

 

21.1 Вычислительные системы

 

21.2. Вычислительные сети

 

Вычислительная сеть - это совокупность компьютеров, соединенных между собой с помощью каналов связи в единую систему и использующих общие ресурсы.

 

В зависимости от средств связи и по территориальному признаку компьютерные сети делятся на:

 

 локальные 

 

 региональные 

 

 глобальные.

 

По способу доступа к информации сети бывают:

 

 открытые (общедоступные)

 

 закрытые (корпоративные).

 

 Определения 

 

Локальная сеть - это вычислительная сеть, которая объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс абонентов локальной сети (2 - 2,5 км).

 

Региональная сеть - это вычислительная сеть, которая связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга (десятки - сотни километров).

 

Глобальная сеть - это вычислительная сеть, которая объединяет абонентов, расположенных в различных странах и даже континентах.

 

Сервер - это компьютер, выделенный для обработки запросов от всех подсоединенных рабочих станций, предоставляющий доступ к общим сетевым ресурсам (базам данных, библиотекам программ, принтерам, факсам и т. д.).

 

В зависимости от разделяемых ресурсов серверы делятся на:

файл-сервер (дисковая память)

факс-сервер

сервер приложений

почтовый сервер (для организации почтовой связи) и др.

 

Рабочая станция (клиент) - это компьютер, с помощью которого пользователь получает доступ ко всем ресурсам сети.

 

Компьютер, подключенный к вычислительной сети, может быть либо рабочей станцией либо сервером, в зависимости от выполняемых им функций.

 

В компьютерных сетях могут быть реализованы два способа обработки данных:

централизованная (центральная ЭВМ или Host-компьютер, все запросы идут к ней, и обработка ведется на ней);

распределенная "клиент-серверная" (клиентская часть программы делает запрос серверу, на нем производится обработка запроса и передача ответа клиенту).

 

Такое разделение в сети на клиента и сервер позволяет эффективно использовать технологию "клиент/сервер". В этом случае приложение делится на две части: клиентскую и серверную. Один или несколько мощных компьютеров сети конфигурируются как серверы приложений, на них выполняются серверные части приложений. Клиентские части выполняются на рабочих станциях, именно на них формируются запросы к серверам приложений и обрабатываются полученные результаты.

 

 

21.3 Протоколы.

 

Протокол передачи данных  — набор соглашений интерфейса логического уровня, которые определяют обмен данными между различными программами. Эти соглашения задают единообразный способ передачи сообщений и обработки ошибок при взаимодействии программного обеспечения разнесённой в пространстве аппаратуры, соединённой тем или иным интерфейсом.

 

Стандартизированный протокол передачи данных также позволяет разрабатывать интерфейсы (уже на физическом уровне), не привязанные к конкретной аппаратной платформе и производителю (например, USB, Bluetooth).

Сетево́й протоко́л — набор правил и действий (очерёдности действий), позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть устройствами.

 

Разные протоколы зачастую описывают лишь разные стороны одного типа связи. Названия «протокол» и «стек протоколов» также указывают на программное обеспечение, которым реализуется протокол.

 

Новые протоколы для Интернета определяются IETF, а прочие протоколы — IEEE или ISO. ITU-T занимается телекоммуникационными протоколами и форматами.

 

Наиболее распространённой системой классификации сетевых протоколов является так называемая модель OSI, в соответствии с которой протоколы делятся на 7 уровней по своему назначению — от физического (формирование и распознавание электрических или других сигналов) до прикладного (интерфейс программирования приложений для передачи информации приложениями).

 

Сетевые протоколы предписывают правила работы компьютерам, которые подключены к сети. Они строятся по многоуровневому принципу. Протокол некоторого уровня определяет одно из технических правил связи. В настоящее время для сетевых протоколов используется модель OSI (Open System Interconnection — взаимодействие открытых систем, ВОС).

 

Модель OSI — это 7-уровневая логическая модель работы сети. Модель OSI реализуется группой протоколов и правил связи, организованных в несколько уровней:

на физическом уровне определяются физические (механические, электрические, оптические) характеристики линий связи;

на канальном уровне определяются правила использования физического уровня узлами сети;

сетевой уровень отвечает за адресацию и доставку сообщений;

транспортный уровень контролирует очередность прохождения компонентов сообщения;

задача сеансового уровня — координация связи между двумя прикладными программами, работающими на разных рабочих станциях;

уровень представления служит для преобразования данных из внутреннего формата компьютера в формат передачи;

прикладной уровень является пограничным между прикладной программой и другими уровнями — обеспечивает удобный интерфейс связи сетевых программ пользователя.

 

22 Назначение и классификация  компьютерных сетей, их основные  компоненты.

 

Компьютерной сетью, или сетью ЭВМ, называется комплекс территориально рассредоточенных ЭВМ, связанных между собой каналами передачи данных. Объединенные в сеть компьютеры обладают существенным суммарным вычислительным потенциалом и обеспечивают повышение надежности работы всей системы в целом за счет дублирования ресурсов. Целесообразность создания компьютерной сети обуславливается следующим: возможностью использования территориально распределенного программного обеспечения, информационных баз данных и баз знаний, находящихся у различных пользователей; возможностью организации распределенной обработки данных путем привлечения ресурсов многих вычислительных машин; оперативному перераспределению нагрузки между компьютерами, включенными в сеть и ликвидации пиковой нагрузки за счет перераспределения ее с учетом часовых поясов; специализацией отдельных машин на работе с уникальными программами, которые нужны ряду пользователей сети; коллективизации ресурсов, в особенности дорогостоящего периферийного оборудования, которым экономически нецелесообразно укомплектовывать каждую ЭВМ.

 

 

С технической точки зрения сеть – это система для передачи информации, состоящая из множества терминалов и коммуникационной среды. Терминалы (рабочие станции) – это конечные устройства, которые являются источником или получателем информации (от другого терминала). Слово терминал означает конечный, то есть устройства стоят на концах сети. Коммуникационная среда служит для передачи информации между терминалами. Состоит из каналов и, в общем случае узлов. Канал связи – совокупность устройств, осуществляющих передачу информации на большие расстояния. Если сигналы, поступающие на вход канала и снимающиеся с его выхода, являются дискретными, то канал называется дискретным, или цифровым. Если входные и выходные сигналы канала являются непрерывными, то канал называется непрерывным, или аналоговым. Существует множество типов каналов связи. В зависимости от назначения телекоммуникационной системы, они делятся на телефонные, телеграфные, факсимильные, передачи данных, телевизионные, звукового вещания и др. В зависимости от среды распространения сигналов между терминалами, выделяют: радиоканалы, каналы проводной и оптоволоконной связи и др. Различаются они и по диапазону используемых частот. Узлы – промежуточные устройства, в которых сходятся каналы (как минимум три) сети передачи информации. Они играют роль диспетчеров, позволяя более полно и оптимально использовать каналы. Узлы коммутируют каналы, сообщения, временно хранят сообщения. С появлением мощных компактных рабочих станций и развитием технологии локальных сетей возникло понятие сервера. Тогда же появилась возможность и необходимость распределения вычислительных ресурсов между узлами сети. А тот узел, который представляет какой-либо ресурс другим узлам, назвали сервером данного ресурса (файл-сервер, принт-сервер и т.д.). Отсюда видно, что сервер сети – это понятие логическое. Конструктивно он может не отличаться от других узлов, хотя его предназначение влияет на его конфигурацию. Компьютер, использующий ресурсы сервера, называется клиентом. Наличие серверов позволяет экономить дисковое пространство для хранения информации и время его обработки. Например, достаточно установить один экземпляр программного пакета на файл-сервер вместо того, чтобы ставить его на нескольких рабочих станциях. Таким образом, компьютеры, объединенные сетью, называют рабочими станциями и серверами. Рабочими станциями (рабочими местами, терминалами) называют компьютеры, за которыми непосредственно работают пользователи. Компьютер, выполняющий общие задачи называется сервером. Сервером может быть рабочая станция, сконфигурированная соответствующим образом, либо специально предназначенная для этого вычислительная установка. Все сети делятся на две группы: с выделенным файл-сервером или без него. В сети без выделенного файл-сервера каждый компьютер может выступать в роли и клиента и сервера, а в сети с выделенным файл-сервером один компьютер полностью выделяется для хранения и пересылки данных и не может быть использован как рабочая станция. Выделенный файл-сервер часто может не иметь монитора и клавиатуры, а управлять его работой можно с любого компьютера рабочей станции. Исторически сложилось так, что в мире компьютерных сетей нет единообразия. Сети разрабатывали разные организации, ориентируя их на определенную вычислительную и коммуникационную технику, на разные группы пользователей, различные классы задач и сферы применения. При этом, одной из важных задач была необходимость заставить работать согласованно различные компоненты сложной компьютерной сети. В разных сетях проблема согласованного взаимодействия решалась по-разному – в рамках так называемых протоколов. Протокол – это система соглашений, касающихся различных аспектов информационного обмена взаимодействующих объектов. Понятие протокола охватывает правила и процедуры, алгоритмы и требования, определяющие порядок взаимодействия на всех уровнях компьютерных сетей. Другими словами, протокол – это набор правил, который полностью определяет все параметры обмена данными между компьютерами: от скорости передачи данных до методов адресации при транспортировке сообщений Это набор правил, который объясняет, каким образом разные пользователи (сетевые станции) будут совместно эксплуатировать общую среду передачи (физический канал) для обмена сообщениями. Протоколы задают способы передачи сообщений и обработки ошибок в сети, а также позволяют разрабатывать стандарты, не привязанные к конкретной аппаратной платформе. В настоящее время существует значительное количество различных сетей, действующих в соответствии с различными протоколами и системами протоколов. И соответственно этому, сети различаются, прежде всего, принятыми при их построении протоколами. Связь сетей с различными протоколами осуществляется узловыми станциями, так называемыми шлюзами. Их задача – осуществление всех необходимых преобразований для обеспечения межсетевого взаимодействия. Шлюз – это специальный программно-аппаратный комплекс, предназначенный для обеспечения совместимости между сетями, для которых невозможна передача информации стандартными средствами. Шлюз преобразует данные и протоколы их передачи к единому стандарту. Обычно он реализуется на базе некоторого узлового компьютера. Использование шлюзов расширяет возможности абонентов сети. К настоящему времени стандартизированы три основных сетевых протокола, соответствующих трем вариантам организации многопользовательского доступа к передающей среде: соперничество, маркерная машина, маркерное кольцо. Соперничество, когда сетевая станция прослушивает канал и, если он свободен, осуществляется передача; если же он занят, то через некоторое время происходит повторное обращение. Маркерная шина, когда в среде постоянно циркулирует специальный пакет–маркер, и та станция, которая в конкретный момент обладает этим маркером, имеет право на передачу. Маркерное кольцо, когда маркер передается по кругу. В этом случае, если один из компьютеров вышел из строя, то не работает вся сеть. Чтобы в сети могли функционировать различные компьютеры, надо разработать единые правила обмена информации, то есть протоколы и единые требования к структуризации компьютерной сети. Эти функции выполняют следующие организации: МККТТ – международный консультационный комитет по телефонии и телеграфии; IEEE – институт инженеров, электриков и электронщиков; ISO – международная организация по стандартизации. С момента построения первых сетей было предпринято немало усилий по стандартизации информационного взаимодействия. Основное достижение в этой области – концепция Взаимодействия Открытых Систем (BOC), являющаяся основой обеспечения совместимости разнородных компонентов при объединении их в сеть. В рамках этой концепции, Международной организацией стандартов (ISO) была принята семиуровневая эталонная модель (Seven Layer Reference Model) – модель протоколов передачи данных с целью решения проблемы взаимодействия систем с различными видами вычислительного оборудования и различными стандартами протоколов. Эта модель пока еще не реализована в виде законченного множества протоколов для всех уровней. В действительности для каждого уровня потребуется реализовать целый набор протоколов. Идея семиуровневого открытого соединения состоит не в попытке создания универсального множества протоколов связи, а в обеспечении «модели», в рамках которой могут быть использованы уже имеющиеся протоколы в их современном виде. Эталонная логическая модель включает семь уровней со строго определенными их задачами: Первый – физический: передача цифровых данных через физический носитель. Второй – уровень канала связи: обеспечение надежности передачи на участке цепи. Третий – сетевой уровень: конфигурация носителей информации при соединении участков сети. Четвертый – уровень приема-передачи: обеспечение надежности обмена информацией между конечными пользователями. Пятый – уровень обмена: организация и синхронизация диалога, процесс обмена информации. Шестой – уровень представления: преобразование информации, настройка задач на операционную среду. Седьмой уровень – уровень прикладных программ: программы пользователя; обслуживание бесперебойной работы и стандартизация оборудования. В настоящее время большинство организаций-разработчиков сетей придерживаются подобных протоколов. Рассмотрим пример простейшей сети (рис.1).                     Канал связи ЭВМ1                                ЭВМ2 Приложение Устройство Устройство Приложение конечного     сопряжения 1     сопряжения 2 конечного пользователя 1                         пользователя 2 Рис.1. Компоненты сетей ЭВМ   На рисунке приведена простейшая сеть, состоящая из двух машин: ЭВМ1 и ЭВМ2. Каждая из них выполняет (обрабатывает) некоторое приложение конечного пользователя. В качестве приложения может выступать программа, пакет программ или файл данных. Можно для простоты считать, что некоторая программа ЭВМ1 обращается, например, к некоторому файлу ЭВМ2 или наоборот. В данном случае функция сети – связать ЭВМ1 и ЭВМ2 (или наоборот). Основное средство связи – канал – кабель, проводная связь и т.д. Кроме того, на рисунке показаны блоки устройства сопряжения ЭВМ с каналом связи. Назначение такого блока обеспечить интерфейс (стык) ЭВМ с сетью. Примером их может служить модем. Тип устройства зависит от вида связи. Работа любого сопряжения реализуется в соответствии с некоторым протоколом. Для каждого вида интерфейса существует свой протокол. Вопросы для самоконтроля Понятие терминала, коммуникационной среды. Понятие сервера и клиента. Понятие протокола. Эталонная семиуровневая логическая модель протокола. Пример простейшей сети (схема).

 

23. Локальные сети, топология локальных  сетей

 

Топология - это конфигурация сети, способ соединения элементов сети (то есть компьютеров) друг с другом. Чаще всего встречаются три способа объединения компьютеров в локальную сеть: "звезда", "общая шина" и "кольцо".

 

Соединение типа "звезда". Каждый компьютер через специальный сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству. При необходимости можно объединить вместе несколько сетей с топологией "звезда", при этом конфигурация сети получается разветвленной.

 

Достоинства: При соединении типа "звезда" легко искать неисправность в сети.

 

Недостатки: Соединение не всегда надежно, поскольку выход из строя центрального узла может привести к остановке сети.

 

Соединение "общая шина". Все компьютеры сети подключаются к одному кабелю; этот кабель используется совместно всеми рабочими станциями по очереди. При таком типе соединения все сообщения, посылаемые каждым отдельным компьютером, принимаются всеми остальными компьютерами в сети.

 

Достоинства: в топологии "общая шина" выход из строя отдельных компьютеров не приводит всю сеть к остановке.

 

Недостатки: несколько труднее найти неисправность в кабеле и при обрыве кабеля (единого для всей сети) нарушается работа всей сети.

 

Соединение типа "кольцо". Данные передаются от одного компьютера к другому; при этом если один компьютер получает данные, предназначенные для другого компьютера, то он передает их дальше (по кольцу).

 

Достоинства: балансировка нагрузки, возможность и удобство прокладки кабеля.

 

Недостатки: физические ограничения на общую протяженность сети.

 

От схемы зависит состав оборудования и программного обеспечения. Топологию выбирают, исходя из потребностей предприятия. Если предприятие занимает многоэтажное здание, то в нем может быть применена схема "снежинка", в которой имеются файловые серверы для разных рабочих групп и один центральный сервер для всего предприятия.

 

2. Сети одноранговые и с выделенным сервером.

 

В зависимости от того, как распределены функции между компьютерами в сети, они могут выступать в трех разных ролях:

 

 

компьютер, занимающийся исключительно обслуживанием запросов других компьютеров, играет роль выделенного сервера сети;

 

 

компьютер, обращающийся с запросами к ресурсам другой машины, исполняет роль клиентского узла;

 

 

компьютер, совмещающего функции клиента и сервера, является одноранговым узлом.

 

Очевидно, что сеть не может состоять только из клиентских или только из серверных узлов. Сеть, оправдывающая свое назначение и обеспечивающая взаимодействие компьютеров, может быть построена по одной из трех следующих схем: