Лекции по "Информатике"

1.7. Режимы и методы  передачи информации

Для корректного обмена данными между  узлами локальной  вычислительной сети используют определенные режимы передачи информации:

1) симплексная (однонаправленная) передача;

2) полудуплексная передача, при которой прием и передача информации источником и приемником осуществляются поочередно;

3) дуплексная передача, при которой производится параллельная одновременная передача, т. е. каждая станция одновременно передает и принимает данные.

В информационных системах очень часто применяется  дуплексная или последовательная передача данных. Выделяют синхронный и асинхронный  методы последовательной передачи данных.

Синхронный  метод отличается тем, что данные передаются блоками. Для синхронизации работы приемника и передатчика в начале блока посылают биты синхронизации. После этого передаются данные, код обнаружения ошибки и символ, обозначающий окончание передачи. Эта последовательность образует стандартную схему передачи данных при синхронном методе. В случае синхронной передачи данные передаются и в виде символов, и как поток битов. Кодом обнаружения ошибки чаще всего является циклический избыточный код обнаружения ошибок (CRC), который определяется по содержимому поля данных. С его помощью можно однозначно определить достоверность принятой информации.

К преимуществам метода синхронной передачи данных относят:

• высокую эффективность;

• надежный встроенный механизм обнаружения ошибок;

• высокую скорость передачи данных.

Основным  недостатком этого  метода является дорогое  интерфейсное оборудование.

Асинхронный метод отличается тем, что каждый символ передается отдельной посылкой. Стартовые биты предупреждают приемник о начале передачи, после чего передается сам символ. Для определения достоверности передачи применяется бит четности. Бит четности равен единице, когда количество единиц в символе нечетно, и нулю, когда их количество четное. Последний бит, который называется «стоп-битом», сигнализирует об окончании передачи. Эта последовательность образует стандартную схему передачи данных при асинхронном методе.

Преимуществами  метода асинхронной  передачи являются:

• недорогое (по сравнению с синхронным) интерфейсное оборудование;

• несложная отработанная система передачи.

К недостаткам этого метода относят:

• потери третьей части пропускной способности на передачу служебных битов;

• невысокую скорость передачи по сравнению с синхронным методом;

• невозможность определить достоверность полученной информации с помощью бита четности при множественной ошибке.

Метод асинхронной передачи используется в системах, в которых обмен  данными происходит время от времени  и не требуется  высокая скорость их передачи.

1.8. Информационные технологии

Информация  является одним из ценнейших ресурсов общества, поэтому  процесс ее переработки, также каки материальных ресурсов (например, нефти, газа, полезных ископаемых и др.), можно воспринимать как своего рода технологию. В данном случае будут справедливы следующие определения.

Информационные  ресурсы – это совокупность данных, представляющих ценность для предприятия (организации) и выступающих в качестве материальных ресурсов. К ним относятся тексты, знания, файлы с данными и т. д.

Информационные  технологии – это совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств, которые объединены в технологическую цепочку. Эта цепочка обеспечивает сбор, хранение, обработку, вывод и распространение информации с целью снижения трудоемкости при использовании информационных ресурсов, а также повышения их надежности и оперативности.

По  определению, принятому  ЮНЕСКО, информационной технологией является совокупность взаимосвязанных, научных, технологических и инженерных дисциплин, изучающих методы эффективной организации труда людей, которые заняты обработкой и хранением информации, а также вычислительную технику и методы организации и взаимодействия с людьми и производственным оборудованием.

Система методов и производственных процессов определяет приемы, принципы и  мероприятия, регламентирующие проектирование и  использование программно-технических  средств для обработки данных. В зависимости от конкретных прикладных задач, требующих решения, применяют различные методы обработки данных и технические средства. Выделяют три класса информационных технологий, позволяющих работать с различного рода предметными областями:

1) глобальные, включающие в себя модели, методы и средства, формализующие и позволяющие использовать информационные ресурсы общества в целом;

2) базовые, предназначенные для определенной области применения;

3) конкретные, реализующие обработку определенных данных при решении функциональных задач пользователя (в частности, задач планирования, учета, анализа и т. д.).

Основной  целью информационной технологии является производство и обработка  информации для ее анализа и принятия на его основе соответствующего решения, которое  предусматривает  выполнение какого-либо действия.

1.9. Этапы развития  информационных технологий

Существует  несколько точек  зрения на процесс  развития информационных технологий с применением  компьютеров. Этапизацию осуществляют на основе следующих признаков деления.

Выделение этапов по проблемам  процесса информатизации общества:

1) до конца 1960-х гг. – проблема обработки больших объемов информации в условиях ограниченных возможностей аппаратных средств;

2) до конца 1970-х гг. – отставание программного обеспечения от уровня развития аппаратных средств;

3) с начала 1980-х гг. – проблемы максимального удовлетворения потребностей пользователя и создания соответствующего интерфейса работы в компьютерной среде;

4) с начала 1990-х гг. – выработка соглашения и установление стандартов, протоколов для компьютерной связи, организация доступа к стратегической информации и др.

Выделение этапов по преимуществу, приносимому компьютерной технологией:

1) с начала 1960-х гг. – эффективная обработка информации при выполнении рутинной работы с ориентацией на централизованное коллективное использование ресурсов вычислительных центров;

2) с середины 1970-х гг. – появление персональных компьютеров (ПК). При этом изменился подход к созданию информационных систем – ориентация смещается в сторону индивидуального пользователя для поддержки принимаемых им решений. Применяется как централизованная, так и децентрализованная обработка данных;

3) с начала 1990-х гг. – развитие телекоммуникационной технологии распределенной обработки информации. Информационные системы используются для помощи организации в борьбе с конкурентами.

Выделение этапов по видам инструментария технологии:

1) до второй половины XIX в. – «ручная» информационная технология, инструментами при котором были перо, чернильница, бумага;

2) с конца XIX в. – «механическая» технология, инструментарий которой составляли пишущая машинка, телефон, диктофон, почта;

3) 1940—1960-е  гг. XX в. – «электрическая» технология, инструментарий которой составляли большие электронно-вычислительные машины (ЭВМ) и соответствующее программное обеспечение, электрические пишущие машинки, ксероксы, портативные диктофоны;

4) с начала 1970-х гг. – «электронная» технология, основным инструментарием являются большие ЭВМ и создаваемые на их базе автоматизированные системы управления (АСУ) и информационно-поисковые системы (ИПС), которые оснащены широким спектром программных комплексов;

5) с середины 1980-х гг. – «компьютерная» технология, основной инструментарий – ПК с широким спектром стандартных программных продуктов разного назначения.

1.10. Появление компьютеров  и компьютерных  технологий

Многие  столетия люди пытаются создать различные  приспособления для  облегчения вычислений. В истории развития компьютеров и  компьютерных технологий выделяются несколько  важных событий, которые  стали определяющими  в дальнейшей эволюции.

В 40-е  гг. XVII в. Б. Паскаль изобрел механическое устройство, с помощью которого можно было выполнять сложение чисел.

В конце XVIII в. Г. Лейбниц создал механическое устройство, предназначенное для сложения и умножения чисел.

В 1946 г. были изобретены первые универсальные ЭВМ. Американские ученые Дж. фон Нейман, Г. Голдстайн и А. Берне опубликовали работу, в которой представили основные принципы создания универсальной ЭВМ. Начиная с конца 1940-х гг. стали появляться первые опытные образцы таких машин, условно называемых ЭВМ первого поколения. Эти ЭВМ изготавливались на электронных лампах и по производительности отставали от современных калькуляторов.

В дальнейшем развитии ЭВМ выделяют следующие  этапы:

• второе поколение ЭВМ – изобретение транзисторов;

• третье поколение ЭВМ – создание интегральных схем;

• четвертое поколение ЭВМ – появление микропроцессоров (1971 г.).

Первые  микропроцессоры  выпускались компанией Intel, что и привело к появлению нового поколения ПК. Вследствие возникшего в обществе массового интереса к таким компьютерам компания IBM (International Business Machines Corporation) разработала новый проект по их созданию, а фирма Microsoft – программное обеспечение для данного компьютера. Проект завершился в августе 1981 г., и новый ПК стал называться IBM PC.

Разработанная модель компьютера стала  очень популярна  и быстро вытеснила  с рынка все  прежние модели компании IBM в последующие несколько лет. С изобретением компьютера IBM PC начался выпуск стандартных IBM PC-совместимых компьютеров, которые составляют большую часть современного рынка ПК.

Кроме IBM PC-совместимых  компьютеров существуют и другие разновидности  ЭВМ, предназначенные  для решения задач  разной сложности  в различных сферах человеческой деятельности.

1.11. Эволюция развития  персональных компьютеров

Развитие  микроэлектроники привело  к появлению микроминиатюрных интегральных электронных  элементов, пришедших  на смену полупроводниковым  диодам и транзисторам и ставших основой  для развития и  использования ПК. Эти компьютеры имели  ряд достоинств: были компактны, просты в  применении и относительно дешевы.

В 1971 г. компания Intel создала микропроцессор i4004, а в 1974 г. – i8080, оказавший огромное влияние на развитие микропроцессорной техники. Данная компания по сей день остается лидером на рынке производства микропроцессоров для ПК.

Вначале ПК разрабатывались  на базе 8-разрядных  микропроцессоров. Одним  из первых производителей компьютеров с 16-разрядным  микропроцессором стала  компания IBM, до 1980-х гг. специализировавшаяся на производстве больших ЭВМ. В 1981 г. она впервые выпустила ПК, в котором использовался принцип открытой архитектуры, позволивший изменить конфигурацию компьютера и улучшить его свойства.

В конце 1970-х гг. и  другие крупные компании ведущих стран (США, Японии и т. д.) приступили к разработке ПК на базе 16-разрядных микропроцессоров.

В 1984 г. появился TIKMacintosh фирмы Apple – конкурента компании IBM. В середине 1980-х гг. были выпущены компьютеры на базе 32-разрядных микропроцессоров. В настоящее время имеются 64-разрядные системы.

По  виду значений основных параметров и с  учетом применения выделяют следующие группы средств вычислительной техники:

• суперЭВМ – уникальная сверхпроизводительная система, используемая при решении сложнейших задач, при больших вычислениях;

• сервер – компьютер, предоставляющий собственные ресурсы другим пользователям; существуют файловые серверы, серверы печати, серверы баз данных и др.;

• персональный компьютер – компьютер, предназначенный для работы в офисе или дома. Настроить, обслужить и установить программное обеспечение компьютеров этого вида может сам пользователь;

• профессиональная рабочая станция – компьютер, обладающий огромной производительностью и предназначенный для профессиональной деятельности в некоторой области. Чаще всего его снабжают дополнительным оборудованием и специализированным программным обеспечением;

• ноутбук – переносной компьютер, обладающий вычислительной мощностью ПК. Он может в течение некоторого времени функционировать без питания от электрической сети;