Программное обеспечение ЭВМ

Тип работы:
Дипломная
Предмет:
Программирование


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Содержание

1. Понятие информации, ее измерение, количество и качество информации. Информационный ресурс. Формы и способы представления информации

2. Состав и назначение основных элементов персонального компьютера. Периферийные устройства. Понятие и основные виды архитектуры ЭВМ. Их характеристики

3. Понятие системного программного обеспечения: назначение, возможности, структура; операционные системы

4. Файловая структура. Служебное ПО

5. Моделирование как метод познания

6. Алгоритмизация. Понятие алгоритма и алгоритмической системы, свойства алгоритма

7. Основные понятия языков программирования. Развитие языков программирования

8. Базы данных. Системы управления базами данных и базами знаний

9. Основы компьютерной коммуникации. Принципы построения сетей

10. Информационная безопасность и ее составляющие

1. Понятие информации, ее измерение, количество и качество информации. Информационный ресурс. Формы и способы представления информации

компьютер периферийный алгоритмический

Информация -- сведения о чём-либо, независимо от формы их представления.

Содержательный подход к измерению информации. Сообщение — информативный поток, который в процессе передачи информации поступает к приемнику. Сообщение несет информацию для человека, если содержащиеся в нем сведения являются для него новыми и понятными Информация — знания человека? сообщение должно быть информативно. Если сообщение не информативно, то количество информации с точки зрения человека = 0. (Пример: вузовский учебник по высшей математике содержит знания, но они не доступны 1-класснику)

Алфавитный подход к измерению информации не связывает кол-во информации с содержанием сообщения. Алфавитный подход — объективный подход к измерению информации. Он удобен при использовании технических средств работы с информацией, т.к. не зависит от содержания сообщения. Кол-во информации зависит от объема текста и мощности алфавита. Ограничений на max мощность алфавита нет, но есть достаточный алфавит мощностью 256 символов. Этот алфавит используется для представления текстов в компьютере. Поскольку 256=28, то 1символ несет в тексте 8 бит информации.

Вероятностный подход к измерению информации. Все события происходят с различной вероятностью, но зависимость между вероятностью событий и количеством информации, полученной при совершении того или иного события можно выразить формулой которую в 1948 году предложил Шеннон.

Количеством информации называют числовую характеристику сигнала, отражающую ту степень неопределенности (неполноту знаний), которая исчезает после получения сообщения в виде данного сигнала. Эту меру неопределенности в теории информации называют энтропией. Если в результате получения сообщения достигается полная ясность в каком-то вопросе, говорят, что была получена полная или исчерпывающая информация и необходимости в получении дополнительной информации нет. И, наоборот, если после получения сообщения неопределенность осталась прежней, значит, информации получено не было (нулевая информация).

Качество информации:

Репрезентативность связана с адекватным отраженияем свойств объекта. Важнейшее значение здесь имеют:

— правильность концепции, на базе которой сформулировано исходное понятие;

— обоснованность отбора существенных признаков и связей отобра-жаемого явления.

Содержательность отражает семантическую емкость, равную отношению количества семантической информации в сообщении к объему обрабатываемых данных, т. е. С= Ic / Vд. С увеличением содержательности информации растет семантическая пропускная способность информационной системы (для получения одних и тех же сведений требуется преобразовать меньший объем данных).

Достаточность (полнота) означает, что она содержит минимальный, но достаточный для принятия правильного решения состав (набор показателей). Понятие полноты информации связано с ее смысловым содержанием (семантикой) и прагматикой. Как неполная, т. е. недостаточная для принятия правильного решения, так и избыточная информация снижает эффективность принимаемых пользователем решений.

Доступность восприятию обеспечивается выполнением соответствующих процедур ее получения и преобразования. Например, в информационной системе информация преобразовывается к доступной и удобной для восприятия пользователя форме (в частности, и путем согласования ее семантической формы с тезаурусом пользователя).

Актуальность информации определяется степенью сохранения ценности информации для управления в момент ее использования, зависит от динамики изменения ее характеристик и от интервала времени, прошедшего с момента возникновения данной информации.

Своевременность информации означает ее поступление не позже зара-нее назначенного момента времени, согласованного с временем решения поставленной задачи.

Точность информации определяется степенью близости получаемой информации к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т. п. Для информации, отображаемой цифровым кодом, известны четыре классификационных понятия точности:

— формальная точность, измеряемая значением единицы младшего разряда числа;

— реальная точность, определяемая значением единицы последнего разряда числа, верность которого гарантируется;

— максимальная точность, которую можно получить в конкретных условиях функционирования системы;

— необходимая точность, определяемая функциональным назначением показателя.

Достоверность информации определяется ее свойством отражать реально существующие объекты с необходимой точностью. Измеряется достоверность информации доверительной вероятностью необходимой точности, т. е. вероятностью того, что отображаемое информацией значение параметра отличается от истинного значения этого параметра в пределах необходимой точности.

Устойчивость информации отражает ее способность реагировать на изменения исходных данных без нарушения необходимой точности. Устойчивость информаци, как и репрезентативность, обусловлена выбранной методикой ее отбора и формирования.

Информационные ресурсы — это организованная совокупность документированной информации, включающая базы данных и знаний, массивы. К информационным ресурсам относятся печатные, рукописные, электронные издания, которые содержат нормативные и справочные документы по законодательству, политической, социальной сфере, отраслям производства и т. д. Информационные ресурсы делятся на:

государственные (информационные ресурсы государственных субъектов хозяйствования, которые формируются в результате их деятельности; информационные ресурсы органов власти и управления всех уровней)

негосударственные (те ресурсы, которые создаются негосударственными образованьями в интересах жизнедеятельности общества)

Существует несколько видов доступа к информационным ресурсам:

работа с базами и банками данных, машиночитаемыми массивами и электронными документами;

поиск информации в глобальных сетях, размещение информации по заказам потребителей

предоставление информации из открытых информационных ресурсов по запросам юридических лиц и граждан

Формы представления информации:

Текстовая -- передаваемая в виде символов, предназначенных обозначать лексемы языка.

Числовая -- в виде цифр и знаков, обозначающих математические действия.

Графическая -- в виде изображений, предметов, графиков.

Звуковая -- устная или в виде записи и передачи лексем языка аудиальным путём.

Два способа представления информации — непрерывный и дискретный. При непрерывном способе представления все координаты вектора могут принимать любые значения числовой оси. При дискретном способе каждая координата вектора может принимать лишь фиксированное число значений.

2. Состав и назначение основных элементов персонального компьютера. Периферийные устройства. Понятие и основные виды архитектуры ЭВМ. Их характеристики

Базовая аппаратная конфигурация ПК

Системный блок

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, -- внешними. Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения данных, также называют периферийными.

Монитор

Монитор -- устройство визуального представления данных. Это не единственно возможное, но главное устройство вывода.

Его основными потребительскими параметрами являются: тип, размер и шаг маски экрана, максимальная частота регенерации изображения, класс защиты

Клавиатура

Клавиатура -- клавишное устройство управления персональным компьютером. Служит для ввода алфавитно-цифровых (знаковых) данных, а также команд управления. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший интерфейс пользователь

Мышь

Мышь -- устройство управления манипуляторного типа.

Перемещение мыши по плоской поверхности синхронизировано с перемещением графического объекта (указателя мыши) на экране монитора. Материнская плата

Материнская плата -- основная плата персонального компьютера.

На ней размещаются:

процессор -- основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических

операций;

микропроцессорный комплект (чипсет) -- набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;

шины -- наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;

оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) -- набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен;

ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) -- микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен;

разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты). Жесткий диск

Жесткий диск -- основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. Дисковод гибких дисков

В новейших компьютерах происходит постепенный отказ и от этого типа носителей, которые вытесняются записывающими дисководами CD-RW.

Видеокарта (видеоадаптер)

Совместно с монитором видеокарта образует видеоподсистему персонального компьютера.

Физически видеоадаптер выполнен в виде отдельной дочерней платы, которая вставляется в один из слотов материнской платы и называется видеокартой. Видеоадаптер взял на себя функции видеоконтроллера, видеопроцессора и видеопамяти

Параметры видеоподсистемы:

— Разрешение экрана (является одним из важнейших). Для каждого размера монитора существует свое оптимальное разрешение экрана, которое должен обеспечивать видеоадаптер

— Цветовое разрешение (глубина цвета) определяет количество различных оттенков, которые может принимать отдельная точка экрана.

-Видеоускорение -- одно из свойств видеоадаптера, которое заключается в том, что часть операций по построению изображений может происходить без выполнения математических вычислений в основном процессоре компьютера, а чисто аппаратным путем -- преобразованием данных в микросхемах видеоускорителя Звуковая карта

Качество звука, оцифрованного звуковой картой, определяется такими параметрами, как

— частота дискретизации звука

— глубина кодирования Оперативная память

Оперативная память (RAM -- Random Access Memory) -- это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. Существует много различных типов оперативной памяти, но с точки зрения физического принципа действия различают:

— динамическую память (DRAM)

— статическую память (SRAM).

Периферийные устройства персонального компьютера подключаются к его интерфейсам и выполняют функцию ввода-вывода информации. По назначению периферийные устройства можно разделить на:

1. Устройства ввода данных:

— клавиатура,

— мышь, — специальные манипуляторы (трекбол, тачпад — сенсорная пластина, реагирующая на движение пальца

пользователя по поверхности, инфракрасная мышь, пенмаус — аналог шариковой ручки, на конце которой установлен узел, регистрирующий величину перемещения

— устройства ввода графических данных (сканеры, графические планшеты — дигитайзеры, цифровые фотокамеры)

— сенсорный экран

— Веб-камера

— световое перо

2. Устройства вывода данных:

— дисплей (монитор),

— принтеры,

— графопостроители

3. Устройства хранения данных

— ВнЗУ (внешние запоминающие устройства), накопители информации (обычно являются устройствами ввода/вывода одновременно)

— накопители на магнитных дисках (на жестких магнитных дисках, дисковод на гибких магнитных дисках)

— CD — привод

— DVD — привод

— стримеры — накопители на магнитных лентах

— флэш-диски

— модем

4. Устройства обмена данными

Аппаратное подключение внешних устройств к компьютеру осуществляется через контроллер (адаптер). Контроллер — это электронная схема, которая управляет внешним устройством. Все контроллеры или адаптеры взаимодействуют с микропроцессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных, которую называют шиной. Системная шина является каналом соединения микропроцессора, оперативной памяти и интегральных устройств. Физически шина находится на материнской плате.

Контроллер периферийного устройства 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.

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

Под термином «архитектура ЭВМ» принято понимать совокупность общих принципов организации аппаратно-программных средств и их основных характеристик, определяющих функциональные возможности ЭВМ.

Архитектура ЭВМ охватывает обширный круг проблем, связанных с созданием комплекса аппаратных и программных средств и учитывающих большое количество определяющих факторов. Среди этих факторов самыми главными являются:

? стоимость,

? сфера применения,

? функциональные возможности,

? удобство в эксплуатации.

Все компьютерная система подразделяет виды архитектуры ЭВМ на три группы, обусловленные числом потоков команд и данных, рассмотрим их:

Основоположником классической архитектуры ЭВМ 1-го и 2-го поколения был Джон фон Нейман, который и сформулировал основные принципы последовательности. К такой группе относятся однопроцессорные системы, в одном случае имеющие одиночный поток данных (SISD), а во втором — множественный поток данных (SIMD). Эти виды архитектуры обусловлены одним векторным потоком команд, при том что самих потоков данных множество.

Следующая группа, включающая в себя виды архитектуры -- MIMD. Представляет собой многопроцессорную систему, имеющую множественный поток команд и такой же поток данных. Данная архитектурная система в основном используется в современных супер-ЭВМ.

И последние, третьи виды архитектуры -- MISD, представляющие одну программу со множеством данных. К сожалению, MISD не имеет практической значимости. Данный вид причисляют не к компьютерной архитектуре, а к форме распараллеливания программ.

3. Понятие системного программного обеспечения: назначение, возможности, структура; операционные системы

Системмное программмное обеспемчение -- комплекс программ, которые обеспечивают управление компонентами компьютерной системы, такими как процессор, оперативная память, устройства ввода-вывода, сетевое оборудование, выступая как «межслойный интерфейс», с одной стороны которого аппаратура, а с другой -- приложения пользователя. В отличие от прикладного программного обеспечения, системное не решает конкретные практические задачи, а лишь обеспечивает работу других программ, предоставляя им сервисные функции, абстрагирующие детали аппаратной и микропрограммной реализации вычислительной системы, управляет аппаратными ресурсами вычислительной системы.

Программное обеспечение, можно условно разделить на три категории:

1. системное ПО (программы общего пользования), выполняющие различные вспомогательные функции, например создание копий используемой информации, выдачу справочной информации о компьютере, проверку работоспособности устройств компьютера и т. д.

2. прикладное ПО, обеспечивающее выполнение необходимых работ на ПК: редактирование текстовых документов, создание рисунков или картинок, обработка информационных массивов и т. д.

3. инструментальное ПО (системы программирования), обеспечивающее разработку новых программ для компьютера на языке программирования.

Операциомнная системма,-- комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны -- предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений. Это определение применимо к большинству современных операционных систем общего назначения.

В логической структуре типичной вычислительной системы операционная система занимает положение между устройствами с их микроархитектурой, машинным языком и, возможно, собственными (встроенными) микропрограммами -- с одной стороны -- и прикладными программами с другой.

Разработчикам программного обеспечения операционная система позволяет абстрагироваться от деталей реализации и функционирования устройств, предоставляя минимально необходимый набор функций (см.: интерфейс программирования приложений).

4. Файловая структура. Служебное ПО

Файловая система (ФС) — функциональная часть ОС, т. е. это порядок хранения и — организации файлов на диске

Виды файловой структуры:

1) Одноуровневая Ф С — линейная последовательность имен файлов, используется для дисков с небольшим количеством файлов;

2) Многоуровневая иерархическая ФС — представляет собой древовидную структуру, служит для хранения сотни и тысячи файлов. Каталог (Папка) верхнего уровня содержит вложенные папки 1уровня, которые могут содержать папки 2 уровня и тд

Для хранения информации каждый диск разбивается на 2 области:

1) каталог (directory) или папка — содержит названия файлов и указание на начало их размещения на диске;

2) область хранения файлов, содержит текст.

Служебные программы (утилиты) — это программы, используемые для выполнения вспомогательных функций, таких как работа с файлами и папками, диагностирование аппаратуры, просмотр и конвертация файлов, оптимизация дискового пространства, восстановление поврежденной информации, антивирусные средства и т. д.

Классификация служебного программного обеспечения

Диспетчеры файлов (файловые менеджеры).

Средства сжатия данных (архиваторы).

Средства просмотра и конвертации.

Средства диагностики.

Средства мониторинга.

Средства коммуникации.

Средства компьютерной безопасности.

5. Моделирование как метод познания

Моделирование — это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей.

Модель. Каждый объект имеет большое количество различных свойств. В процессе построения модели выделяются главные, наиболее существенные для проводимого исследования свойства. В процессе исследования аэродинамических качеств модели самолета в аэродинамической трубе важно, чтобы модель имела геометрическое подобие оригинала, но не важен, например, ее цвет. При построении электрических схем — моделей электрических цепей необходимо учитывать порядок подключения элементов цепи друг к другу, но не важно их геометрическое расположение друг относительно друга и т. д.

Модель создается человеком в процессе познания окружающего мира и отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса.

Разные науки исследуют объекты и процессы под разными углами зрения и строят различные типы моделей. В физике изучаются процессы взаимодействия и изменения объектов, в химии — их химический состав, в биологии — строение и поведение живых организмов и т. д.

Рассмотрим в качестве примера человека: в разных науках он исследуется в рамках различных моделей. В механике его можно рассматривать как материальную точку, в химии — как объект, состоящий из различных химических веществ, в биологии — как систему, стремящуюся к самосохранению и т. д.

География, военное дело, судоходство и другие области человеческой деятельности невозможны без информационных моделей поверхности Земли в виде карт. Различные типы географических карт (политические, физические и т. д.) представляют собой информационные модели, отражающие различные особенности земной поверхности, т. е. один и тот же объект отражают несколько моделей.

Для описания и исследования одного и того же объекта может использоваться несколько моделей.

С другой стороны, разные объекты могут описываться одной моделью. Например, для описания движения планет, движения автомобиля или движения мяча в определенных условиях (размеры объекта гораздо меньше его перемещений) можно использовать одну и ту же модель движения материальной точки.

Для описания и исследования разных объектов может использоваться одна и та же модель.

Никакая модель не может заменить сам объект. Но при решении конкретной задачи, когда нас интересуют определенные свойства изучаемого объекта, модель оказывается полезным, а подчас и единственным инструментом исследования.

6. Алгоритмизация. Понятие алгоритма и алгоритмической системы, свойства алгоритма

Алгоримтм -- набор инструкций, описывающих порядок действий исполнителя для достижения результата решения задачи за конечное число действий. В старой трактовке вместо слова «порядок» использовалось слово «последовательность», но по мере развития параллельности в работе компьютеров слово «последовательность» стали заменять более общим словом «порядок». Это связано с тем, что работа каких-то инструкций алгоритма может быть зависима от других инструкций или результатов их работы. Таким образом, некоторые инструкции должны выполняться строго после завершения работы инструкций, от которых они зависят. Независимые инструкции или инструкции, ставшие независимыми из-за завершения работы инструкций, от которых они зависят, могут выполняться в произвольном порядке, параллельно или одновременно, если это позволяют используемые процессор и операционная система

Часто в качестве исполнителя выступает некоторый механизм (компьютер, токарный станок, швейная машина), но понятие алгоритма необязательно относится к компьютерным программам, так, например, чётко описанный рецепт приготовления блюда также является алгоритмом, в таком случае исполнителем является человек.

Всякий общий способ задания алгоритмов называется алгоритмической системой.

Основными свойствами алгоритма являются:

детерминированность (определенность). Предполагает получение однозначного результата вычислительного процecca при заданных исходных данных. Благодаря этому свойству процесс выполнения алгоритма носит механический характер;

результативность. Указывает на наличие таких исходных данных, для которых реализуемый по заданному алгоритму вычислительный процесс должен через конечное число шагов остановиться и выдать искомый результат;

массовость. Это свойство предполагает, что алгоритм должен быть пригоден для решения всех задач данного типа;

дискретность. Означает расчлененность определяемого алгоритмом вычислительного процесса на отдельные этапы, возможность выполнения которых исполнителем (компьютером) не вызывает сомнений.

7. Основные понятия языков программирования. Развитие языков программирования

Язымк программимрования -- формальная знаковая система, предназначенная для записи компьютерных программ. Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, задающих внешний вид программы и действия, которые выполнит исполнитель (компьютер) под её управлением.

Функция: язык программирования предназначен для написания компьютерных программ, которые применяются для передачи компьютеру инструкций по выполнению того или иного вычислительного процесса и организации управления отдельными устройствами.

Задача: язык программирования отличается от естественных языков тем, что предназначен для передачи команд и данных от человека к компьютеру, в то время как естественные языки используются для общения людей между собой. Можно обобщить определение «языков программирования» -- это способ передачи команд, приказов, чёткого руководства к действию; тогда как человеческие языки служат также для обмена информацией.

Исполнение: язык программирования может использовать специальные конструкции для определения и манипулирования структурами данных и управления процессом вычислений.

Первые программы заключались в установке ключевых переключателей на передней панели вычислительного устройства. Очевидно, таким способом можно было составить только небольшие программы.

Появление машинного языка

Но с развитием компьютерной техники появился машинный язык, с помощью которого программист мог задавать команды, оперируя с ячейками памяти, полностью используя возможности машины. Суть этого языка -- набор кодов, обязательно понятных процессору, к кому обращаются. Части («слова») этого языка называются инструкциями, каждая из которых представляет собой одно элементарное действие для центрального процессора, как, например, считывание информации из ячейки памяти. Если знаешь, можно непосредственно управлять процессором. Тогда ещё компьютеры были простыми вычислительными машинами, основная задача была считать. Но они развивались, а, понятно дело, использование большинства компьютеров на уровне машинного языка затруднительно, особенно это касается ввода-вывода. Поэтому со временем от его использования пришлось отказаться.

Например, для организации чтения блока данных с гибкого диска программист может использовать 16 различных команд, каждая из которых требует 13 параметров, таких как номер блока на диске, номер сектора на дорожке и т. п. Когда выполнение операции с диском завершается, контроллер возвращает 23 значения, отражающие наличие и типы ошибок, которые надо анализировать. Уже одно обращение к процессору громоздко, а анализ ошибок и вовсе представляется невообразимым, особенно, если не именно с этим процессором приходится работать. Вообще набор команд машинного языка сильно зависит от типа процессора

Язык ассемблера

На протяжении 1950-х годов запросы на разработку программного обеспечения возросли и программы стали очень большими. Приходилось писать очень много кода, хотя обеспечение и было весьма простым: по тем временам дизайн рабочего стола был проще нынешнего, программы работали с элементарными вещами, а компьютер только ещё начинал победно шествовать. Однако программы запутывались всё больше, их структура усложнилась, потому что всё время развивалась компьютерная техника. Тогда стали пользоваться специальными программами-сборщиками программ из маленьких кусочков кодов -- ассемблерами. Начался новый этап развития.

Теперь, когда была нужна эффективная программа, вместо машинных языков использовались близкие к ним машинно-ориентированные языки ассемблера. К таковым относились, например, Autocode, с 1954-го г. -- IPL (предшественник языка LISP) и, с 1955-го г. -- FLOW-MATIC (предшественник языка COBOL). Теперь люди стали использовать мнемонические команды взамен машинных команд.

Но даже работа с ассемблером достаточно сложна и требует специальной подготовки. Например, для процессора Zilog Z80 машинная команда 101предписывает процессору уменьшить на единицу свой регистр B. На языке ассемблера это же будет записано как DEC B.

Языки высокого уровня

Следующий шаг был сделан в 1954 году, когда был создан первый язык высокого уровня -- Фортран (англ. FORTRAN — FORmula TRANslator), а за ним и некоторые другие, как LISP, ALGOL 58, FACT (ещё один предшественник языка COBOL). Языки высокого уровня имитируют естественные языки, используя некоторые слова разговорного языка и общепринятые математические символы. Эти языки более удобны для человека, с помощью них, можно писать программы до нескольких тысяч строк длиной. Конечно, это достижение было очень ценно. Условными словами можно было, как привычно человеку, гораздо более просто выразить сложную программную операцию из битов. Однако, легко понимаемый в коротких программах, этот язык становился нечитаемым и трудно управляемым, когда дело касалось больших программ. То есть, простоты по-прежнему не хватало. Решение этой проблемы пришло после изобретения языков структурного программирования (англ. structured programming language), таких как Алгол (1958), Паскаль (1970), Си (1972).

1959-й год -- изобретён COBOL.

1962-й год -- Симула. С него началась эпоха структурного программирования.

Появление структурного программирования

К тому времени люди начали понимать, что создание программного обеспечения -- гораздо более сложная задача, чем они себе представляли. Это привело к разработке структурного программирования. С развитием структурного программирования следующим достижением были процедуры и функции. То есть, если есть задача, которая выполняется несколько раз, то её можно объявить как функцию или как процедуру и в выполнении программы просто вызывать её. Общий код программы в данном случае становится меньше. Это способствовало созданию модульных программ.

А следующим достижением было использование структур, благодаря которым перешли к классам. Структуры -- это составные типы данных, построенные с использованием других типов. Например, структура времени: в неё входят: часы, минуты, секунды. Свою очередь и часы, и минуты, и секунды -- они описаны при помощи других, более простых и более элементарных типов. Вместо сложной работы надо множеством типов, из которых каждый может быть со своими ограничениями -- и что подходит одному типу, запрещено в другом, -- вместо того программист бы мог создать структуру «время» и работать с ней, как с единым типом, где нету исключений и один формат.

В свою очередь, Класс -- это структура, у которой свои переменные и функции, которые работают с этими переменными. То есть, это может быть названо особою средою, отличною ото других классов. Все классовые члены одного типу. См. подробнее статью.

Коротко, это достижение в области программирования было очень велико. Теперь программирование можно было разбить на классы и тестировать не всю программу, состоящую из 10 000 строк кода, а разбить программу на 100 классов, и тестировать каждый класс. Это существенно облегчило написание программного продукта.

Структурное программирование предполагает точно обозначенные управляющие структуры, программные блоки, отсутствие инструкций безусловного перехода (GOTO), автономные подпрограммы, поддержка рекурсии и локальных переменных.

Суть такого подхода заключается в возможности разбиения программы на составляющие элементы.

Также создавались функциональные (аппликативные) языки (Пример: Lisp -- англ. LISt Processing, 1958) и логические языки (пример: Prolog -- англ. PROgramming in LOGic, 1972).

Хотя структурное программирование, при его использовании, дало выдающиеся результаты, даже оно оказывалось несостоятельным тогда, когда программа достигала определенной длины. Для того чтобы написать более сложную (и длинную) программу, нужен был новый подход к программированию.

ООП

В итоге в конце 1970-х и начале 1980-х были разработаны принципы объектно-ориентированного программирования. ООП сочетает лучшие принципы структурного программирования с новыми мощными концепциями, базовые из которых называются инкапсуляцией, полиморфизмом и наследованием.

Примерами объектно-ориентированных языков являются Object Pascal, C++, Java, C# и др.

ООП позволяет оптимально организовывать программы, разбивая проблему на составные части, и работая с каждой по отдельности. Программа на объектно-ориентированном языке, решая некоторую задачу, по сути, описывает часть мира, относящуюся к этой задаче.

8. Базы данных. Системы управления базами данных и базами знаний

База данных — набор сведений, хранящихся некоторым упорядоченным способом. Можно сравнить базу данных со шкафом, в котором хранятся документы. Иными словами, база данных — это хранилище данных. Сами по себе базы данных не представляли бы интереса, если бы не было систем управления базами данных (СУБД).

Отличительные признаки БД

1. БД хранится и обрабатывается в вычислительной системе.

Таким образом, любые вне компьютерные хранилища информации (архивы, библиотеки, картотеки и т. п.) базами данных не являются.

2. Данные в БД логически структурированы (систематизированы) с целью обеспечения возможности их эффективного поиска и обработки в вычислительной системе.

Структурированность подразумевает явное выделение составных частей (элементов), связей между ними, а также типизацию элементов и связей, при которой с типом элемента (связи) соотносится определённая семантика и допустимые операции. 9]

3. БД включает схему, или метаданные, описывающие логическую структуру БД в формальном виде (в соответствии с некоторой метамоделью).

В соответствии с ГОСТ Р ИСО МЭК ТО 10 032−2007, «постоянные данные в среде базы данных включают в себя схему и базу данных. Схема включает в себя описания содержания, структуры и ограничений целостности, используемые для создания и поддержки базы данных. База данных включает в себя набор постоянных данных, определённых с помощью схемы. Система управления данными использует определения данных в схеме для обеспечения доступа и управления доступом к данным в базе данных».

Система управления базами данных — это совокупность языковых и программных средств, которая осуществляет доступ к данным, позволяет их создавать, менять и удалять, обеспечивает безопасность данных и т. д. В общем СУБД — это система, позволяющая создавать базы данных и манипулировать сведениями из них. А осуществляет этот доступ к данным СУБД посредством специального языка — SQL.

SQL — язык структурированных запросов, основной задачей которого является предоставление простого способа считывания и записи информации в базу данных.

Основные функции СУБД

управление данными во внешней памяти (на дисках);

управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша;

журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев;

поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

Обычно современная СУБД содержит следующие компоненты:

ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти и журнализацию,

процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода,

подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД

а также сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.

База знаний содержит в себе знания о предметной области. Для представления знаний, как отмечалось ранее, используется та или иная модель знаний, зависящая от особенностей решаемой задачи.

Под системой управления базой знаний (СУБЗ) понимают инструментальную систему, обеспечивающую создание, ведение и применение базы знаний. Ввод знаний в БЗ и их последующее обновление в ЭС осуществляется механизмом приобретения знаний. В простейшем варианте, это интеллектуальный редактор, который позволяет вводить единицы знаний в БЗ и проводить их синтаксический и семантический контроль, например, на противоречивость (избыточность). В более сложных случаях извлечение знаний осуществляется: на основе специальных сценариев опроса экспертов; из вводимых примеров реальных ситуаций, как в случае индуктивного вывода; из текстов или из опыта работы самой интеллектуальной системы.

Если рассматривать БЗ как автономную подсистему ЭС, то в ней можно выделить следующие компоненты: базу концептуальных знаний (БКЗ); базу экспертных знаний (БЭЗ); базу данных (БД) как элемент расширения базы знаний. В БКЗ, как правило, хранятся процедурные (алгоритмические) знания, а в БЭЗ — декларативные (неалгоритмические) знания. БД как объект хранения информации может активно применяться совместно с БКЗ и БЭЗ.

В реальных БЗ выделяют следующие формы знаний

понятия (как математические, так и нематематические);

факты;

правила;

зависимости;

законы;

закономерности;

связи;

алгоритмы;

процедуры.

9. Основы компьютерной коммуникации. Принципы построения сетей

Компьютерная сеть -- это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети без использования каких-либо промежуточных носителей информации.

Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по группе признаков:

территориальная распространенность;

ведомственная принадлежность;

скорость передачи информации;

тип среды передачи.

По принадлежности различают ведомственные и государственные сети. Ведомственные принадлежат одной организации и располагаются на ее территории. Государственные сети используются в государственных структурах.

По скорости передачи информации компьютерные сети делятся па низко-, средне- и высокоскоростные

По типу среды передачи разделяются на сети коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные, с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне.

Компьютеры могут соединяться кабелями, образуя paj-личную топологию сети (звездная, шинная, кольцевая и др.).

Следует различать компьютерные сети к сети терминалов (терминальные сети). Компьютерные сети связывают компьютеры, каждый из которых может работать и автономно. Терминальные сети обычно связывают мощные компьютеры (мэйнфреймы), а в отдельных случаях и ПК с устройствами (терминалами), которые могут быть достаточно сложны, но вне сети их работа или невозможна, или вообще теряет смысл.

В классификации сетей существует два основных термина: LAN и WAN.

LAN (Local Area Network, локальная вычислительная сеть, ЛВС) -- локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Этим термином может называться и маленькая офисная сеть, И сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров. Зарубежные источники дают даже близкую оценку -- около шести миль (10 км) в радиусе; использование высокоскоростных каналов.

WAN (Wide Area Network) -- глобальная сеть, покрывающая крупные регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Пример WAN -- сети с коммутацией пакетов (Frame Relay), через которую могут «разговаривать» между собой различные компьютерные сети.

Термин «корпоративная сеть» также используется в литературе для обозначения объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть построена на различных технических, программных и информационных принципах.

Рассмотренные выше виды сетей являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной деятельностью. Глобальные сети ориентированы на обслуживание любых пользователей.

10. Информационная безопасность и ее составляющие

Информационная безопасность — многогранная, можно даже сказать, многомерная область деятельности, в которой успех может принести только системный, комплексный подход.

Спектр интересов субъектов, связанных с использованием информационных систем, можно разделить на следующие категории: обеспечение доступности, целостности и конфиденциальности информационных ресурсов и поддерживающей инфраструктуры.

Доступность — это возможность за приемлемое время получить требуемую информационную услугу. Под целостностью подразумевается актуальность и непротиворечивость информации, ее защищенность от разрушения и несанкционированного изменения.

Конфиденциальность — это защита от несанкционированного доступа к информации.

Информационные системы создаются (приобретаются) для получения определенных информационных услуг. Если по тем или иным причинам предоставить эти услуги пользователям становится невозможно, это, очевидно, наносит ущерб всем субъектам информационных отношений. Поэтому, не противопоставляя доступность остальным аспектам, мы выделяем ее как важнейший элемент информационной безопасности.

Целостность можно подразделить на статическую (понимаемую как неизменность информационных объектов) и динамическую (относящуюся к корректному выполнению сложных действий (транзакций)). Средства контроля динамической целостностиприменяются, в частности, при анализе потока финансовых сообщений с целью выявления кражи, переупорядочения или дублирования отдельных сообщений.

Целостность оказывается важнейшим аспектом ИБ в тех случаях, когда информация служит «руководством к действию».

Конфиденциальность — самый проработанный у нас в стране аспект информационной безопасности. К сожалению, практическая реализация мер по обеспечению конфиденциальности современных информационных систем наталкивается в России на серьезные трудности. Во-первых, сведения о технических каналах утечки информации являются закрытыми, так что большинство пользователей лишено возможности составить представление о потенциальных рисках. Во-вторых, на пути пользовательской криптографии как основного средства обеспечения конфиденциальности стоят многочисленные законодательные препоны и технические проблемы.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой